Quasi ogni calcolo dell'elettronica di base si riduce a una formula di tre lettere. La legge di Ohm lega tensione, corrente e resistenza: V = R × I. Conoscerla a memoria è facile; saperla usare per scegliere un componente reale, senza bruciarlo, è ciò che fa la differenza tra un circuito che funziona e uno che fuma.
Le tre grandezze
- Tensione (V, volt): la «spinta» che fa muovere le cariche, la differenza di potenziale tra due punti.
- Corrente (I, ampere): la quantità di carica che passa in un secondo. In elettronica si ragiona spesso in milliampere (mA).
- Resistenza (R, ohm, Ω): quanto un componente si oppone al passaggio della corrente.
Dalla formula si ricavano le altre due forme: I = V / R e R = V / I. Un'immagine utile è quella idraulica: la tensione è la pressione, la corrente la portata, la resistenza un tubo più o meno stretto. Non è un modello perfetto, ma aiuta a ragionare.
Il caso più comune: la resistenza per un LED
Un LED non si comporta come una resistenza: una volta superata una certa tensione, la sua tensione diretta, conduce e la corrente sale rapidamente. Senza qualcosa che la limiti, si brucia. Per questo si mette una resistenza in serie.
La formula diventa:
R = (Valimentazione − Vled) / I
I valori della tensione diretta dipendono dal colore e dal modello e si trovano nella scheda tecnica; a titolo indicativo, un LED rosso comune sta intorno ai 2 volt, uno blu o bianco intorno ai 3 volt.
Esempio con alimentazione a 5 V, LED rosso da 2 V, corrente desiderata di 15 mA:
R = (5 − 2) / 0,015 = 200 Ω
Le resistenze si vendono in valori standard: si sceglie il valore superiore più vicino, 220 Ω. La corrente sarà leggermente più bassa, e il LED appena meno luminoso: va benissimo.
Stesso LED, alimentazione a 3,3 V: R = (3,3 − 2) / 0,015 ≈ 87 Ω, quindi si sceglie 100 Ω. Con un LED bianco da 3 V a 3,3 V di alimentazione, invece, il margine è minimo: la corrente diventa molto sensibile alle piccole variazioni e la luminosità poco prevedibile.
Non dimenticare la potenza
Ogni resistenza trasforma in calore una parte dell'energia. La potenza dissipata si calcola con P = V × I, oppure P = R × I².
Nel primo esempio, sulla resistenza cadono 3 V con 15 mA: P = 3 × 0,015 = 0,045 W. Una comune resistenza da 1/4 di watt è ampiamente sufficiente.
Ma se si alimenta una striscia di LED a 12 V con 200 mA e si fanno cadere 6 V su una resistenza, la potenza sale a 1,2 W: una resistenza da 1/4 di watt scalderebbe fino a bruciarsi. Regola pratica: scegli una resistenza con potenza nominale almeno doppia rispetto a quella calcolata.
Serie e parallelo
- In serie le resistenze si sommano: 100 Ω + 220 Ω = 320 Ω.
- In parallelo il totale è sempre minore della più piccola. Per due resistenze: R = (R1 × R2) / (R1 + R2). Due da 1000 Ω in parallelo danno 500 Ω.
Il parallelo è utile quando non si ha il valore esatto in cassetto, o per dividere la potenza su più componenti.
Il partitore di tensione
Due resistenze in serie tra alimentazione e massa formano un partitore: nel punto centrale si ottiene una tensione intermedia.
Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)
Con Vin = 5 V, R1 = 10 kΩ e R2 = 20 kΩ si ottengono circa 3,3 V. È il modo classico per leggere un segnale a 5 V con un ingresso che accetta al massimo 3,3 V, oppure per misurare la tensione di una batteria con un ingresso analogico.
Il limite da ricordare: un partitore non è un alimentatore. Appena gli si collega un carico che assorbe corrente, la tensione di uscita cambia. Va bene per i segnali, non per alimentare circuiti.
Leggere i codici colore
Le resistenze a foro passante riportano il valore con fasce colorate. Nelle versioni a quattro fasce, le prime due sono cifre, la terza è il moltiplicatore, la quarta la tolleranza.
| Colore | Cifra |
|---|---|
| Nero | 0 |
| Marrone | 1 |
| Rosso | 2 |
| Arancio | 3 |
| Giallo | 4 |
| Verde | 5 |
| Blu | 6 |
| Viola | 7 |
| Grigio | 8 |
| Bianco | 9 |
Rosso, rosso, marrone significa 2, 2 e un moltiplicatore di 10: 220 Ω. La fascia oro indica una tolleranza del 5%. Nel dubbio, e con colori sbiaditi, il multimetro risolve in un attimo.
Un errore frequente
Usare una sola resistenza per più LED in parallelo sembra un risparmio, ma i LED non sono mai identici: quello con la tensione diretta più bassa prende più corrente degli altri, scalda, cambia ancora le sue caratteristiche e può guastarsi per primo. Ogni LED, o ogni ramo di LED in serie, vuole la sua resistenza.
In sintesi
- V = R × I: da qui si ricavano corrente e resistenza.
- La resistenza per un LED è (Valimentazione − Vled) / I, arrotondata al valore standard superiore.
- Calcola sempre la potenza dissipata e scegli un margine doppio.
- Il partitore di tensione serve per i segnali, non per alimentare.
- Un LED, una resistenza: niente LED in parallelo su un'unica resistenza.
