Quando una corrente elettrica I scorre attraverso una resistenza R, tra l’ingresso e l’uscita del carico si crea una diminuzione di tensione ovvero una caduta di tensione che indicheremo come ΔV (delta vu).
Il calcolo di questa diminuzione, cioè della tensione misurata ai capi della resistenza, si esegue tramite la legge di Ohm
(FORMULA:) caduta di tensione = ΔV = R x I
Un esempio può aiutare a capire: una lampadina è alimentata da un circuito avente resistenza R=5 ohm e attraversato da una corrente I=2 ampere. Sulla resistenza R si ha una caduta di tensione ΔV pari a 5×2=10 volt e i 230 volt iniziali scendono, sull’utilizzatore, a 220 volt.
Consideriamo ora il seguente esercizio: una pila da 4,5 volt alimenta quattro resistenze collegate in serie.
Le resistenze, indicate come R1, R2, R3, R4, hanno i seguenti valori
R1 = 4 Ω;
R2 = 3 Ω;
R3 = 2 Ω;
R4 = 1 Ω
La tensione della pila, nel mantenere in circuito la corrente I, deve vincere una dopo l’altra tutte e quattro le resistenze che incontra. Le resistenze sono in serie, e quindi posso sostituirle con una resistenza equivalente:
Req = R1+R2+R3+R4=4+3+2+1= 10 Ω
Quanta corrente circola? Ricordiamo la seconda legge di Ohm che dice:
I = V / R = 4,5 / 10 = 0,45 A
Diremo quindi che nel nostro circuito circola una corrente di 0,45 ampere. E la tensione della pila che fine fa? Essa si ripartisce sulle varie resistenze, in modo proporzionale ai loro valori: in altre parole, ai capi di una resistenza di valore più alto troveremo una tensione di valore più alto. Cercando di spiegare con parole semplici quello che succede nel circuito, diremo quanto segue: la corrente che circola è una sola, ed è la stessa che attraversa uno dopo l’altro tutti i componenti del circuito (ricorda: i componenti in serie sono attraversati tutti dalla stessa corrente); non potrebbe essere altrimenti, perché non esistono altre strade alternative. Questa corrente circola a spese di una tensione, che deve esercitare uno sforzo ogni volta che la corrente incontra una resistenza. Più grande è la resistenza, maggiore è lo sforzo richiesto per far passare la corrente attraverso quella resistenza: questo sforzo rappresenta la caduta di tensione relativa a quella resistenza.
Ma calcoliamo ora la caduta di tensione per ogni resistenza.
Per la R1 di 4 Ω vale:
caduta di tensione = ΔV = R x I = 4 x 0,45 = 1,8v
Per la R2 di 3 Ω vale:
caduta di tensione = ΔV = R x I = 3 x 0,45 = 1,35v
Per la R3 di 2 Ω vale:
caduta di tensione = ΔV = R x I = 2 x 0,45 = 0,9v
Per la R4 di 1 Ω vale:
caduta di tensione = ΔV = R x I = 1 x 0,45 = 0,45v