Le leggi di Ohm, il magnetismo e l'elettromagnetismo

​​Le leggi di Ohm

Queste leggi, formulate dal fisico tedesco Ohm, definiscono i rapporti tra la differenza di potenziale (indicata con $$V$$ di voltaggio), l'intensità di corrente ($$I$$​) e la resistenza ($$R$$​) all'interno di un circuito. 

Prima legge di Ohm: in un conduttore l'intensità di corrente ($$I$$) è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale ($$V$$​) e inversamente proporzionale alla resistenza ($$R$$​).​

$$I = {V \over R}$$​​

Da questa formula si può ricavare la formula inversa che definisce la resistenza, la cui unità di misura è l'ohm ($$\Omega$$​): 

$$R = {V \over I}$$​

Esempio

Consideriamo due circuiti con una batteria ($$V$$) e una lampadina (che indica l'intensità di corrente). Se il primo circuito viene collegato con un filo di rame, mentre il secondo con un filo di ferro, l'intensità di luce emessa dalla lampadina sarà differente, poiché il ferro oppone una resistenza ($$R$$) maggiore rispetto al rame. Allo stesso modo, se creiamo due circuiti in rame ma nel primo inseriamo una sola batteria, mentre nel secondo due, cambierà la differenza di potenziale applicata e quindi anche l'intensità di corrente che arriva alla lampadina. 

In conclusione, all'interno di un circuito, i tre parametri differenza di potenziale ($$V$$), intensità di corrente ($$I$$​) e resistenza ($$R$$​) sono sempre collegati tra loro. 

La resistenza opposta al passaggio di corrente dipende da:

• materiale di cui è fatto il filo;
• lunghezza del filo;
• sezione del filo. 
  

Da queste considerazioni si sviluppa la seconda legge di Ohm: la resistenza di un filo conduttore è inversamente proporzionale all'area della sua sezione ($$s$$​) e direttamente proporzionale sia alla lunghezza ($$l$$​), sia alla resistività, indicata con la lettera greca "rho" ($$\rho$$​).

​$$R= \rho \times {l \over s}$$​​

La resistività ($$\rho$$​​) è una costante che dipende dal materiale con cui è fabbricato un filo conduttore: il suo valore è basso per i materiali che conducono meglio e più alto per i materiali più isolanti.

Effetto Joule  ​

L'effetto Joule indica che un conduttore che viene attraversato dalla corrente si riscalda. Il calore prodotto è dovuto agli urti degli elettroni all'interno del conduttore, che ostacolano il movimento e creano "resistenza" al passaggio di corrente. 

Il magnetismo

Il magnetismo indica la proprietà di attrarre il ferro, propria di alcuni materiali chiamati magneti o, più comunemente, calamite. 

In una calamita possiamo riconoscere due estremità, che rappresentano i poli magnetici: se una calamita viene lasciata libera di ruotare, l'estremità che si orienta verso il Polo nord terrestre è chiamata polo nord (N), mentre l'estremità che si orienta verso il Polo sud terrestre è chiamata polo sud (S). I poli magnetici non sono divisibili: se spezziamo una calamita a metà si creeranno un polo nord e un polo sud per ciascuna parte di calamita. 

Come per le cariche elettriche, i magneti possono attrarsi o respingersi. 

I poli uguali si respingono, i poli opposti si attraggono

Magnetizzare un corpo

Alcuni materiali possono acquisire proprietà magnetiche, come ad esempio il ferro, il nichel e il cobalto. Questo processo, detto magnetizzazione, può avvenire in tre modi:

• per contatto;
  
• per strofinio;
• per induzione. 

Per materiali come il ferro questa magnetizzazione è temporanea, mentre per altri materiali come l'acciaio, è permanente. 

Campo magnetico

Lo spazio attorno ad un magnete è caratterizzato dalla presenza di un campo magnetico. All'interno di un campo magnetico gli oggetti in ferro (o altri materiali magnetizzabili) subiscono effetti proporzionali alla loro distanza dal magnete. 

Nota bene: il campo magnetico viene indicato dalle immaginarie "linee di forza", che escono dal polo nord e entrano nel polo sud del magnete. 

Ponendo una bussola nei pressi di un magnete, questa di disporrà lungo le linee di forza. 

L'elettromagnetismo

L'elettricità e il magnetismo sono fenomeni strettamente connessi: avvicinando una bussola ad un filo attraversato da corrente, questa si disporrà perpendicolarmente alla corrente elettrica. Per questo si parla di elettromagnetismo. 

Avvolgendo un oggetto di ferro in spire di un filo conduttore che viene collegato da una differenza di potenziale (cioè ad una batteria) si crea un elettromagnete, come in figura. Le proprietà magnetiche sono temporanee e durano fino a quando scorre la corrente nel filo. Quando la corrente viene interrotta l'oggetto in ferro perde la magnetizzazione. 

Dallo studio dell'elettromagnetismo si sviluppò l'idea di effettuare il processo inverso, cioè ottenere corrente elettrica da un magnete in movimento. Questo fenomeno è detto induzione elettromagnetica e fu scoperta da Michael Faraday nel 1831.