Resistenza Elettrica

Benvenuto o benvenuta su elettronicafaidate.it, in questo articolo voglio parlarti della resistenza elettrica

La resistenza elettrica in un coduttore

Qualsiasi conduttore, come ad esempio un semplice cavo di rame, si oppone al passaggio della corrente.

Quando in un conduttore circola corrente gli elettroni che attraversano il conduttore urtano contro gli atomi che compongono il materiale stesso, questo crea anche un surriscaldamento stesso del conduttore ed un aumento della resistenza, questo perchè la resistività di un materiale è legata anche alla temperatura.

Prendiamo in esempio questa tabella dei materiali più comuni:

MaterialeResistività ρ (Ωmm2/m) a 20 °C
Argento0.016
Rame0.018
Oro0.024
Alluminio0.028
Tungsteno0.055
Ferro0.13
Platino0.10

Qui possiamo osservare la resistività ρ dei materiali ad una temperatura di 20 °C

Questi valori variano se varia la temperatura, se la temperatura aumenta, aumenta anche la resistenza, se la temperatura diminuisce, dimunuisce anche la resistenza.

Resistività in funzione della temperatura

Questo fenomeno è dovuto all’agitazione termica ovvero gli atomi del conduttore si trovano in uno stato di oscillazione, questa oscillazione aumenta all’aumentare della temperatura e quindi come detto prima gli elettroni urteranno più frequentemente contro gli atomi che costituiscono la materia, questo spiega l’aumento della resistenza all’aumentare della temperatura.

Alcuni materiali non subiscono questo effeto, ad esempio il nichelcromo, la costatana e la manganina, questi non subiscono alcuna variazione della loro resistività.

Ora che abbiamo visto la definizione di resistenza elettrica e che cos’è la resistenza elettrica, vediamo una formula semplice per calcolare la resistenza ohmica in funzione della temperatura.

Prendiamo un conduttore di rame con una sua resistenza nota ad esempio 10 Ω a 20 °C, supponiamo di voler conoscere quanto vale la stessa resistenza ad una temperatura di 90 °C.

Prima cosa dobbiamo controllare il suo coefficiente termico dalla tabella qui sotto:

MATERIALECOEFFICIENTE TERMICO A 20 °C IN °C-1
Alluminio4.7 · 10-3
Argento4.1 · 10-3
Manganina6.0 · 10-6
Rame4.3 · 10-3
Costantana4.0 · 10-6

Per il rame è 4.3 · 10-3

ora moltiplichiamo questo valore per la differenza di temperatura, quindi 90 – 20 = 70

Quindi abbiamo 4.3 · 10-3  · 70 = 30%

Passando da 20 °C a 90 °C si ha un incremento della resistenza Ω del 30%

Quindi se a 20 °C un conduttore di rame ha una resistenza di 10Ω, ad una temperatura di 90 °C lo stesso conduttore avrà una resistenza di 13 Ω quindi 3 Ω in più.

Un altra formula che si può usare per il rame per vedere come aumenta la resistenza è questa:

resistenza-elettrica

R20° indica la resistenza già conosciuta a 20 °C in questo caso 10Ω,

77 è la temperatura in gradi e 20 al denominatore è la temperatura già conosciuta.

Questa formula vale solo per temperature che vanno da 0 °C a 100 °C e vale solo per il rame.

Il risultato come pui vedere non si discosta molto dalla formula precedente.

Leghe speciali: manganina nichelcromo costantana

Vi ricordate della manganina? abbiamo detto che non subisce cambiamenti al variare della temperatura, bhe..vediamo se è vero, anche se basta guardare il suo coefficiente termico per farsi un idea, comunque vediamo con la stessa temperatura cosa succede: 6.0 · 10-6· 70 = 0.004%.

Quindi su 10 Ω si ha un aumento di 4 milliohm, per un totale di  = 10.004  Ω, questo sempre ad una temperatura di 90 °C.

Fin’ora abbiamo parlato di aumento di temperatura, ma cosa succede se la temperatura diminuisce?

Come è facile intuire, la resistenza diminuisce, ad esempio a 0 °K ovvero a -273 °C si ha un annullamento dell’agitazione termica, in sostanza la resistenza si annulla 0 Ω.

Se ti interessa sapere la seconda legge di ohm e come calcolare la resistenza di un conduttore clicca qui.

Per altri approfondimenti ti rimando a wikipedia.

Se questo articolo ti è stato utile fammelo sapere nei commenti 😀

 

 

 

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