2 - Resistori

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StandardBus

Advanced User
4 Dicembre 2008
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[fullimg=100]http://images.moddingstudio.com/Resistori.jpg[/fullimg]
Sui resistori ci sarebbe da scrivere più di un articolo, anche perchè ne esistono diversi tipi, ma cercherò di riassumere i concetti fondamentali, spero di non tralasciare nulla di importante.
Erroneamente vengono spesso chiamate "resistenze", ma il loro nome corretto sarebbe quello di "resistori". In realtà infatti la resistenza è la proprietà caratteristica del resistore, un componente usato molto comunemente in qualsiasi dispositivo elettronico.
Introducendo il concetto di resistenza vi chiedo, prima di cominciare a leggere questo articolo, prendetevi 15-20 secondi per pensare a questo termine e al significato che può avere.
Non vi viene in mente niente?
Vi dò una mano: "opporre resistenza". C'è chi avrà pensato anche a qualche forma di resistenza politica, o alla resistenza fisica alle intemperie. Tutte queste cose sono accomunate dal fatto che "resistono" o sono in opposizione a qualcosa.
Riprendiamo il paragone idraulico: la resistenza è comparabile ad un imbuto, o ad una parte più stretta di un tubo.
Più il passaggio è stretto, e più l'acqua fatica a fluire.
E lo stesso vale per la corrente quando incontra un resistore all'interno di un circuito.

Simbolo e lettera che in uno schema
contrassegnano la presenza di un resistore
[imgx]http://images.moddingstudio.com/Resistor.gif[/imgx]​

I resistori più comuni sono composti da un tubo di ceramica avvolto da un rivestimento di materiale resistente ma in grado di condurre elettricità, come la grafite, il carbonio o qualche tipo di metallo (Per "resistente" intendo ovviamente la resistenza elettrica, non meccanica).
Ai capi della resistenza troveremo i terminali che permettono di connettere il componente al resto del circuito.
[imgx]http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e2/Carbon-film_Resistor_Construction_%28it%29.svg/300px-Carbon-film_Resistor_Construction_%28it%29.svg.png[/imgx]​
Sui circuiti stampati di tipo industriale (vedi immagine ad inizio articolo) i resistori devono assumere dimensioni molto piccole per consentire l'inserimento di un grande numero di componenti su una superficie ridotta, quindi vengono prodotti resistori SMD (Surface mounting device), applicabili alle schede per mezzo di macchinari appositi (Sono quelli neri rettangolari con il valore scritto sopra).

Il valore di resistenza di un resistore si misura in Ohm (Ω), nome derivato da Georg Simon Ohm, fisico tedesco che scoprì che la resistenza, la tensione e la corrente sono in relazione tra di loro, e che mise per iscritto questa scoperta nella Legge di Ohm, che tratteremo in seguito nell'articolo.

La corrente che attraversa un resistore dipende dal voltaggio delle connessioni e dalla resistenza dello stesso resistore.
Prendiamo due casi per capire il concetto: il primo, in cui all'interno di un circuito è presente un accumulatore composto da due batterie in serie (3V) e una resistenza da 100ohm, posta a sua volta in serie all'accumulatore.
Il circuito è chiuso e funzionante. Anche se non sarà possibile notare cambiamenti evidenti all'interno del circuito, il dispositivo che abbiamo costruito sta funzionando.
Il resistore infatti sarà attraversato da un certo quantitativo di corrente.
Nel secondo caso sostituiremo la resistenza da 100Ω con una da 10000Ω (10KΩ): la corrente che passa attraverso il resistore sarà più bassa.
[imgx]http://images.moddingstudio.com/circuito.png[/imgx]​

Utilizzando la sopraccitata legge di Ohm è possibile effettuare un veloce calcolo per capire come varia la corrente in base al valore di resistenza inserita nel circuito.
Per capire la legge di Ohm prima è necessario riepilogare brevemente gli argomenti di corrente e tensione trattati nello scorso articolo:
La tensione si misura in Volt e ha il simbolo V (differenza di forza tra elettrone (-) e protone (+)).
La corrente si misura in Ampere dal nome del fisico francese Andrè-Marie Ampere ed ha il simbolo A (quantità di elettroni che passano).
La resistenza si misura in Ohm e ha il simbolo Ω (Lettera maiuscola greca omega).
Per comodità noi utilizzeremo la R per indicare la resistenza.

La legge di Ohm quindi dice che I = V / R
Non è niente di complicato, ragionandoci su un attimo capirete: prima abbiamo detto che collegando una resistenza da 100 Ω in serie con un'accumulatore da 3V avevamo un certo quantitativo di corrente, ma che diminuiva sostituendo la resistenza con una di valore maggiore.
Quindi, più alta è la resistenza, e più la corrente sarà minore perchè sarà ostacolata sul suo percorso.
Infatti, mettendo ogni valore (del primo esempio) al suo posto all'interno della formula otterrete:

I = V / R => I = 3: 100

Chiaramente esistono le formule inverse per risalire al resto delle informazioni, ma bisogna sempre conoscere due valori per arrivare al terzo.

TIP: Ricreare le formule inverse partendo dalla formula principale

Assegnando dei numeri ai simboli, tutto diventa più chiaro.

I=3
V=6
R=2

I=V/R diventa 3 = 6/2​

Basta spostare i numeri, e poi tradurli nuovamente in simboli, per ricavare le formule inverse:

6 = 2 x 3 diventa V = R x I
2 = 6 / 3 diventa R = V / I​

Ragionare in questo modo permette di dover memorizzare una sola formula, ricavando velocemente tutte le altre; E lo stesso metodo vale anche per molte altre formule matematiche semplici.
Essendo l'Ohm un'unità di misura è possibile abbreviare valori molto grandi usando prefissi di comune utilizzo, come il kilo ed il mega, esattamente come avviene per abbreviare la dimensione dei file o dei supporti di memoria per PC:
1Kohm è pari a 1000ohm, e 1Mohm è pari a un milione di ohm.
Per semplificare il passaggio, ricordatevi di aggiungere tre zeri dopo la prima cifra, oppure di spostare la virgola di tre posti nel caso l'abbreviazione assuma un valore più basso di 1.

Sui resistori invece non troveremo il loro valore sotto forma di numeri, perchè essendo piccoli ne complicherebbe la lettura, ma sotto forma di bande colorate (Questo non vale per i resistori SMD, dove il valore è scritto in cifre).

Per leggere il valore di resistenza del resistore sarà necessario tradurre le bande colorate (codice colori) in cifre.

[imgx]http://images.moddingstudio.com/Codice%20colori.png[/imgx]​

L'ultima fascia, quella indicante la tolleranza, indica quanto il valore di resistenza è preciso.
La percentuale quindi indica di quanto il valore può variare a seconda di vari fattori ma all'interno della quale il valore di resistenza rimane.
Ad esempio, una resistenza da 1000ohm nell'immagine (1Kohm) ha una tolleranza del 5%, il che significa che il suo valore effettivo può variare da 1050ohm a 950ohm.

Wikipedia suggerisce un metodo singolare per ricordare la sequenza del codice colori (ad eccezione dell'argento e dell'oro: Non Metterti Rubicondo Alla Guida: Vino e Birra Van GBene.

All'inizio ho menzionato l'esistenza di diversi tipi di resistori.
Oltre ai resistori a valore fisso, che possono essere di varie dimensioni e materiali a seconda dell'utilizzo, esistono dei resistori a valore variabile.
I resistori a valore variabile a loro volta possono essere di vari generi, e offrire variazioni nel loro valore quando il loro stato viene cambiato da fattori esterni.

[fullimg=100]http://images.moddingstudio.com/potenziometro.png[/fullimg]
Il più comune di questi è il potenziometro, un resistore che varia il suo valore a seconda della posizione del cursore.
L'immagine che vedete qui sopra che mostra l'esploso di un potenziometro cilindrico, che può trovare un impiego nella variazione del volume nelle radio (ne esistono anche di forma rettangolare, come i crossfader nei mixer).
Non sarebbe corretto dire che sui potenziometri il valore “varia”... perchè non è così.
Il simbolo del potenzometro (riportato nell'immagine soprastante) aiuta a rendere l'idea:
La grafite è un materiale conduttore ma molto resistivo, infatti viene spesso utilizzato nella produzione delle resistenze.
Se doveste sfilare l'anima di una matita (la mina) avreste in mano un resistore. Tant'è vero che potreste addirittura misurarne il valore con un multimetro (solitamente chiamato tester).
Misurando la resistenza della mina della matita, mettendo i puntali del tester ai due capi avreste un valore di resistenza fisso. Ma per capire come funziona un potenziometro dovreste tenere fisso un puntale ad una estremità della mina, e far scorrere l'altro puntale sulla mina stessa: più i due puntali sono vicini, e minore sarà il valore della resistenza... viceversa, più i puntali sono lontani e più il valore di resistenza sarà alto.
Il potenziometro funziona allo stesso modo: non è il valore della resistenza che varia, ma è la strada tra un “puntale” e l'altro.


[fullimg=100]http://images.moddingstudio.com/termistore.png[/fullimg]
Altri tipi di resistori variabili sono i termo-resistori, che variano il loro valore a seconda della temperatura esterna, e trovano quindi impiego ad esempio nei termometri digitali.
Ne esistono di due tipi:
  • NTC (Negative Temperature Coefficient): riducono la loro resistenza con l'aumentare della temperatura
  • PTC (Positive Temperature Coefficient): aumentano la loro resistenza con l'aumento della temperatura.

[fullimg=100]http://images.moddingstudio.com/fotoresistore.png[/fullimg]
Altri ancora, i foto-resistori, che variano la resistenza in base alla luce che li colpisce, che quindi li rende perfetti per la realizzazione, per esempio, di interruttori crepuscolari.

 

Rothssj

Regular User
26 Settembre 2009
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Ottima lezione Bus! Hai spiegato in una pagina quello che cercavano di spiegarmi in 10 pagine i libri di tecnica e fisica ai tempi delle medie e del liceo :D
 

Melo_Wii

Regular User
23 Marzo 2010
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Wow bravissimo
mi hai svelato l' arcano mistero del potenziometro con un esempio a dir poco banale e che potrebbe capire chiunque, sono senza parole 8|
 

Hacker-Pepe

Fresh User
5 Settembre 2011
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graxie Bus continua cosi sto andando benissimo a elettronica da quando hai fatto queste lezioni sono l'uniko della klasse a rispondere e il prof sta vedendo che mi ci applico tutto graxie a te lol
 

digilander

Fresh User
22 Ottobre 2009
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Non ho capito bene quanti V ha il circuito con una resistenza da 100 ohm
3V / 100ohm = 0.03 e sarebbe questo il voltaggio risultante?
 

StandardBus

Advanced User
4 Dicembre 2008
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@digilander: 0,03 è la corrente passante per la resistenza, e si misura in ampere [A].
Nelle formule e negli schemi elettrici sperimentali la corrente si rappresenta con la lettera I.
Effettivamente devo specificarlo per permettere di capire le formule.
 

pemascasa

Fresh User
17 Novembre 2010
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Complimenti...alla faccia dei libri di testo...mi chiedo perchè non vengano usati queste spiegazioni a scuola invece di far comprare costosi libri che danno il ribrezzo x lo studio.Penso che la maggior parte degli studenti studierebbe molto più volentieri se si usassero i forum giusti.
 

StandardBus

Advanced User
4 Dicembre 2008
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Beh non esageriamo, in questo articolo si trattano le basi dell'elettronica in modo molto superficiale, nulla a che vedere con i libri di testo usati nelle scuole, che invece approfondiscono ampiamente ogni singolo argomento.
 

strowrook

Regular User
18 Agosto 2009
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Hai perfettamente ragione, ma la cosa sarebbe diversa se sostituissimo Bus ai professori: penso che chiunque verrebbe a scuola solo per l'ora di elettronica ! :D
Grande Bus continua così !
 

Beralah

Fresh User
4 Ottobre 2009
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Bravissimo Bus! Gli argomenti si complicano un poco, ma la guida rimane sempre molto chiara.
 

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