2 - Resistori

Per quanto la scienza abbia fatto passi avanti, non siamo ancora riusciti ad ottenere il conduttore perfetto, che non opponga resistenza al passaggio delle cariche elettriche a temperatura ambiente.
Nell'articolo zero avevo parlato dei conduttori e di quali è meglio utilizzare a seconda dei casi.
Ogni cavo elettrico, infatti, non conduce in maniera perfetta l'elettricità, senza ostacolarla.

I resistori fanno la stessa cosa: fungono da imbuto per le cariche elettriche, ostacolandone il passaggio. Più alto è il valore di resistenza, e più il passaggio delle cariche elettriche sarà difficile.

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Nell'articolo uno abbiamo parlato degli atomi e di come esiste l'elettricità a livello atomico, cosa utile a capire cos'è la resistenza: riassumendo, le cariche elettriche + e - vengono tenute separate all'interno di un accumulatore (o batteria), e gli elettroni (-) fluiscono verso gli atomi a cui sono stati sottratti, che quindi non avendo lo stesso numero di elettroni e protoni non saranno neutri ma avranno una carica positiva (+).
Con questo articolo capiremo meglio cosa sono i resistori, come si comportano e come possono essere utilizzati. Sono tra i componenti più economici e comuni, quindi potete prendere una qualsiasi scheda elettronica per trovarceli sopra.

Come riconoscerli

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Nella foto qui sopra potete vedere due resistori nei loro formati più comuni: a cilindro ed SMD. Hanno anche altre forme e dimensioni, a seconda delle potenze in gioco.
Negli schemi elettrici, le resistenze a valore fisso vengono rappresentate con questi simboli:

La rappresentazione zigzagata è lo standard americano, mentre quella a rettangolo è europea. Entrambi indicano la presenza di un resistore nel circuito.

Come funziona: La resistenza è un imbuto

Ipotizziamo di avere a disposizione una batteria a 9V, un resistore da 47Ω (ohm), una lampadina E10 da 9V ed un filo a "resistenza zero".
Se a collegare il + ed il - di una batteria c'è solo il filo e la lampadina, avremo un passaggio di cariche molto consistente. L'effetto sarebbe visibile sulla lampadina: accesa e molto luminosa.

Inserendo in serie alla lampadina il resistore da 47Ω potremo vedere chiaramente il suo effetto: la lampadina si illuminerà molto di meno. La corrente dovrà passare attraverso un "imbuto resistivo". Passandone di meno, la lampadina emette meno luce.
Lo stesso vale per l'acqua: se un tubo si restringe in un punto, l'acqua che lo attraverserà sarà solo quella che può passare attraverso il punto più stretto del tubo.

L'ultima immagine mette in evidenza anche un'altra cosa: ai capi della resistenza ci sarà una differenza di potenziale notevole (misurabile in Volt), perché funge da "spartiacque" tra i due differenti livelli di tensione.
Tornando all'esempio delle bacinelle del capitolo 1, abbiamo paragonato la tensione alla pressione dell'acqua sul fondo delle bacinelle comunicanti tramite un tubo quando una è vuota e l'altra è piena.
Questa differenza di tensione ai capi della resistenza è detta "caduta di tensione".
Nell'esempio del circuito composto da una lampadina, un resistore ed una batteria, la caduta di tensione sulla resistenza non sarà uguale alla tensione misurata ai capi della batteria scollegata, perché la lampadina ad incandescenza ha una sua resistenza interna.
I partitori di tensione, che servono, come dice il nome, a "dividere" i Volt sfruttando il fenomeno della caduta di tensione ai capi delle resistenze verranno spiegati nei prossimi capitoli.

Come si misura

La resistenza è un valore che viene misurato in Ω (Ohm). Prende il nome dal fisico e matematico tedesco George Simon Alfred Ohm che scoprì il fenomeno della resistenza accorgendosi che esiste un rapporto proporzionale diretto tra la tensione applicata ad un conduttore e la corrente che lo attraversa.
In pratica i due valori andavano a braccetto, ma il rapporto non era costante in tutti i conduttori. Quindi doveva esistere anche un terzo fattore ad influenzarli.

Così espresse la legge che oggi prende il suo nome:

​	Legge di Ohm V = Tensione in Volt I = Corrente in Ampere R = Resistenza opposta dal materiale

Per ricavare le formule inverse conoscendo solo questa c'è un trucco: basta sostituire i numeri 6, 3 e 2 rispettivamente a V, R ed I, in modo che l'equazione sia vera, poi spostarli, formulando altre equazioni vere, come ad esempio 2=6:3 oppure 6=3x2.
Sostituendo nuovamente le lettere ai numeri, 2=6:3 diventa I=V:R, mentre 6=3x2 diventa V=RxI.
In questo modo serve solo memorizzare una formula, la prima, e le altre possono essere ricavate quando servono. Ragionare in questo modo funziona anche con molte altre formule matematiche semplici.

Ma l'Ohm è solo l'unità di misura. Per abbreviare i valori molto grandi si usano i prefissi, esattamente come avviene su PC per i file:

1 Ω	1.000 Ω	1.000.000 Ω
1 Ω (ohm)	1 KΩ (kilo ohm)	1 MΩ (mega ohm)

Misurazione tramite multimetro:
Con il tester digitale (multimetro), la resistenza si misura solo quando il circuito non è in funzione posizionando il puntale nero in COM mentre quello rosso in Ohm/V. Il selettore del multimetro, ovvero la manopola rotante per il cambio di modalità di utilizzo del multimetro, dovrà essere posizionata nella gamma indicata con il simbolo omega (Ω). Se non si conosce il valore di resistenza, può essere conveniente posizionarlo sul valore di fondo scala intermedio (vedi foto qui sotto), per poi salire o scendere nell'occorrenza.
Il valore di fondo scala è il valore massimo che il multimetro può misurare quando il selettore è in quella posizione. Se la resistenza ha un valore più grande di quello misurabile dal fondo scala dovrete spostarvi verso i 2MΩ, un passo alla volta, mentre se il multimetro rileverà il valore ma con scarsa precisione conviene spostare il selettore verso i 200Ω, sempre un passo alla volta, finchè il valore è perfettamente leggibile.

Se la resistenza da misurare è saldata su un circuito, dovrete necessariamente scollegarla da uno dei suoi due lati, in modo tale da non misurare la resistenza di altri componenti in parallelo, presenti nel circuito.
Non è importante in che direzione mettete i puntali rispetto alla resistenza: non ha polarità, quindi avrà lo stesso valore in entrambe le direzioni.

Lettura tramite codice colori o numerico:
Sui resistori generalmente viene utilizzato il codice colori per indicare il valore di resistenza a cui corrispondono.
Il metodo non è molto pratico e a seconda dei coloranti utilizzati o dello spessore delle bande non è nemmeno sempre semplice da leggere. Per persone con problemi alla vista diventa veramente un'impresa scoprire il valore nominale di una resistenza. Ma le bande colorate girano attorno al cilindro, il che dovrebbe dare il vantaggio di renderlo leggibile indipendentemente da com'è girato.

Il codice utilizza 12 colori, che rappresentano i numeri dall'1 al 10. Gli ultimi due, ovvero l'argento e l'oro, sono utilizzati comunemente solo per indicare la percentuale di errore sul valore della resistenza (tolleranza).
Questo significa che la prima resistenza da 1000Ω nominali può avere un valore reale che va da 950Ω a 1050Ω.

La tabella colori che ho inserito qui sopra è semplificata rispetto a molte altre che trovate in giro.
Al posto del "numero di zeri da aggiungere" altre hanno un valore espresso in potenze di 10, da usare come moltiplicatore. Non sono sbagliate entrambe, ma "-1" e "-2" non rendono perfettamente l'idea di spostare la virgola indietro di uno e due posti. In compenso, pensare al moltiplicatore come al numero di zeri da aggiungere rende molto più rapida la lettura dei resistori più comuni.

Per leggerli dovrete convertire i colori in cifre.
L'ultima banda è sempre la tolleranza, mentre la penultima è sempre il numero di zeri da aggiungere.
L'argento e l'oro vengono usati quasi sempre come tolleranza, quindi li troverete in fondo. Diventano utili per capire in che direzione leggere il valore.
Nel primo resistore abbiamo i seguenti colori: marrone, nero, rosso ed oro. Convertiti diventano 1, 0, con l'aggiunta di due zeri, quindi 1000Ω, oppure 1KΩ.

Il codice numerico invece è più pratico perché al posto dei colori abbiamo i numeri, con la stessa regola: l'ultimo indica il numero di zeri, mentre la R tra i numeri indica la virgola:

• 110 diventa 11Ω, perché lo zero equivale a nessuno zero dopo 11
• 332 diventa 3,3KΩ, perché il due diventa 2 zeri, ovvero 3300, che viene abbreviato in 3,3KΩ
• 3R3 diventa 3,3Ω, perché la R diventa una virgola.

Ci sono altri casi, come la C e la E nel codice SMD, ma stanno cadendo in disuso con i produttori che stanno smettendo di stampare i valori sulle resistenze di queste dimensioni, oltre al fatto che sono poco utilizzati.
Possono comunque correre in vostro aiuto i diversi calcolatori online.
Ora, provate a tradurre in valore i due resistori nella prima foto di questo articolo.

Quante tipologie ne esistono?

Per tutto l'articolo abbiamo parlato di resistori a valore fisso, ma esistono anche altri tipi di resistori, che cambiano il loro valore a seconda delle sollecitazioni esterne, che possono essere:

• Temperatura
• Luce
• Intervento umano

I resistori che variano valore a seconda della temperatura ambientale si chiamano termistori. Si dividono in PTC ed NTC. I PTC aumentano la resistenza man mano che aumenta la temperatura, mentre gli NTC fanno meno resistenza man mano che sale la temperatura.

Quelli sensibili alla luce variano la loro resistenza a seconda dell'intensità luminosa. Prendono il nome di fotoresistenze. Vengono utilizzati, per esempio, come sensori crepuscolari.

L'ultimo tipo di resistenze variabili sono i potenziometri. Ognuno di noi ha almeno una volta girato una manopola per regolare il volume di qualche radio, oppure messo mano ai volumi o al crossfader di un mixer, a levetta o a rotazione.
Tutti questi sono resistenze che variano il loro valore a seconda della posizione del cursore.

Si può costruire un potenziometro estraendo l'anima ad una matita di grafite (la mina): la grafite è un conduttore, ma ha un'alta resistenza al passaggio della corrente. Tenendo collegato un puntale del tester ad un capo della mina e facendo scorrere l'altro puntale sulla mina, è possibile misurare la sua resistenza.
Più i puntali sono vicini tra loro, e più basso sarà il valore di resistenza, perché la corrente elettrica dovrà attraversare meno grafite.
Può essere considerato un rudimentale potenziometro. In pratica, nei potenziometri, a variare è la distanza tra i due "puntali".
Allora perché il potenziometro ha 3 piedini? Quello centrale è il cursore, mentre i due laterali sono l'intera "mina di grafite": un piedino laterale è un'estremità della mina, e l'altro è quello opposto.
Infatti misurando i due pin laterali col multimetro, rileveremo il valore di resistenza dell'intero percorso, o dell'intera "mina".

Leggi gli altri capitoli del corso di elettronica di Reboot:
0 - Fondamenti di elettronica
1 - Atomi, tensione e corrente

 

Si, circa 10 di teoria, poi passerei alla pratica. Ma richiedono una giornata intera per essere scritti, così do' la precedenza a cose più veloci.

 

Si, come ho già spiegato anche in passato ci vuole tempo per mettere insieme articoli come questi. Ho intenzione di continuare.

 

Grazie per l'apprezzamento, l'intenzione di riprendere la stesura di questi articoli c'è ma il tempo è poco.
Non prometto nulla ma dovrei riprendere.