Legge di Ohm

[Gost91]

Salve a tutti!

Sono nuovo sicché perdonatemi se infrango, incosapevolmente, qualche regola del forum.
Molto probabilmente la domanda che sto per porre è banale, ma per non lo è.

La legge di Ohm afferma che:



Ora io sono uno di quelli che reputa tensione=causa e corrente=effetto, quindi la vedo meglio così:



Sarò pignolo, ma secondo me quando non si ha un riferimento sotto gli occhi bisognerebbe sempre parlare di ddp.
Ora la precedente equazione mi risulta più facile da interpretare rispetto la prima da un punto di vista fisico.
Io la vedo così (e correggetemi se sbaglio): la presenza di una ddp ai capi di un resistore implica la presenza di un campo elettrico che conseguentemente induce una corrente.

La mia domanda è: come si interpreta la legge di Ohm (nella forma della prima equazione) dal punto di vista fisico?

A me torna veramente strano pensare che una corrente passante attraverso un resistore generi una ddp ai capi di quest'ultimo.
Sembra quasi che tra capo e capo del resistore quando scorre corrente vi sia una divisione di carica.

Se qualcuno mi chiedesse di spiegare il significato della legge di Ohm (nella forma della prima equazione) mi ricondurrei al discorso che ho fatto precedentemente, cioè direi che affinché possa scorrere corrente bisogna che ci sia una ddp in gioco e tale ddp si trova tramite la precisa relazione.

Spero di non aver detto una miriade di baggianate.

Ne approfitto per complimentarmi per il lavoro che è stato fatto per creare questo forum, il livello delle conversazioni mi pare veramente alto e gli utenti molto esperti in materia.
Detto questo non mi resta che aspettare che qualcuno più esperto di me possa darmi qualche delucidazione riguardo questo mio problema concettuale.

[Candy]

Ci sono fenomeni che si studiano meglio considerando la tensione come causa, altri la corrente. Il tuo e' un dubbio inesistente perche' manca il contesto da studiare.

E' il numero di auto che forma la coda? O la coda che impone il numero di auto?

[fairyvilje]

Rispondo per le mie limitate capacità e conoscenze. La legge di Ohm è così principalmente perché esistono materiali per cui vale. Ne esistono una miriade per cui si è sperimentalmente provato che al variare della tensione la corrente variava in un certo modo e vicevesa. SI è visto che il rapporto era abbastanza costante e si è deciso di chiamare questi materiali ohmici e di definire una legge che ne legasse tensione-corrente.
L'equazione puoi vederla come vuoi. Non esistono solo generatori di tensione, ma anche generatori di corrente per i quali ha senso la forma inizialmente scritta.

[Piercarlo]

Spero di non aver detto una miriade di baggianate..

No, non hai detto baggianate ma non sono proprio domande banalissime da risponderci.... Molto del poterti rispondere dipende anche da cosa hai studiato o stai studiando di fisica. La legge di Ohm è una di quelle leggi che all'apparenza sono semplicissime ma la cui spiegazione fisica richiede in realtà conoscenze di fisica allo stato solido piuttosto consistenti.

Ciao
Piercarlo

[Ricoo]

Salve,
Io la legge di ohm la vedo come appunto .
ora, riferendomi alla relazione che dici tu, cioè , devi pensare come ad una resistenza che quando viene attraversata da una corrente I, genera una tensione; ovviamente lo stesso discorso vale, come dici bene tu, tensione=causa e corrente=effetto, alla fine è sempre la stessa formula ma rigirata.

Spero di esserti stato utile,

A presto

[raffamaiden]

Devi considerare che se c'è corrente significa che ci sono cariche in moto, con velocità , che si dimostra essere costante, che stanno attraversando il conduttore. Se ci sono cariche in moto significa che necessariamente c'è un campo elettrico che le stà facendo muovere perché, per definizione di campo elettrico, ogni carica subisce una forza che la fa spostare. Questo è il solo modo (almeno in elettronica) con cui si spostano le cariche: si spostano perché c'è un campo elettrico che "deformando" lo spazio applica un forza sulle singole cariche. Ora si dimostra che la velocità delle cariche è proporzionale al campo (anch'esso supposto costante) tramite una costante detta mobilità: .

Ora dalla definizione di campo elettrico e dalla definizione di (differenza di) potenziale puoi dimostrare che se il campo è costante è sempre possibile scriverlo come (ci dovrebbe essere un segno meno ma ho preso il modulo), dove è la ddp tra 2 punti e L la loro distanza euclidea. Quindi tu non conosci la causa del campo, non ne conosci le linee di flusso, ma lo puoi sempre scrivere come sopra.

Ora dalle considerazioni fatte, e prendendo nella formula sopra come 2 punti gli estremi del conduttore, la è la ddp ai capi del conduttore, e si arriva a dimostrare, con un po' di passaggi, la legge di ohm, come vedi a partire dal solo fatto che "esiste una corrente che attraversa il conduttore" (la lunghezza del conduttore entra a far parte della sua resistenza)

[admin]

La legge di Ohm è una relazione tra le grandezze descrittive di un qualsiasi bipolo elettrico, valida per i conduttori. Non si preoccupa di distinguerle come causa ed effetto. Tra l'altro non c'è un obbligo formale che stabilisca di mettere al primo membro di una formula fisica la grandezza effetto. La seconda legge della dinamica ad esempio si scrive comunemente come anche se ci viene naturale pensare che l'accelerazione sia l'effetto e la forza sua la causa.

[Gost91]

Vi ringrazio molto per le risposte, comunque mi sa che ho posto un po' male la domanda.
Mi sa che nello scrivere sono andato un po' fuori dal tema principale che volevo esporre.

Allora, a titolo di esempio, ho tirato in ballo la legge di Ohm per poter esporre il problema.
Non mi interessa sapere perché è vera o come ci si è arrivati, anche perché, essendo una legge, la motivazione dovrebbe essere banale (supponendo corretto il mio concetto di legge).

Il motivo per cui sto scrivendo sta nel fatto che tutte le volte che un professore parla di "caduta di tensione" su un bipolo (che non è necessariamente un resistore) dovuta allo scorrere di una corrente, mi viene da storcere il naso.

Per esempio, ora sto studiando la teoria riguardante i MosFET e mi è capitato di trovare scritto sul testo che devo seguire (che purtroppo è abbastanza scadente visto che è stato scritto dal mio professore di elettronica generale) riguardo il fenomeno dello strozzamento del canale:

" [...] Il punto essenziale è che lo scorrere della corrente lungo il canale dal source al drain produce, a causa della resistività del canale, una caduta di tensione diversa da punto a punto [riferendosi ai punti lungo il canale], a seconda della distanza dal source [...] "

Tornando a ragionare in termini generali, a me piace di più il seguente discorso: quando scorre una corrente attraverso un bipolo è necessario che ai suoi 2 terminali debba essere presente una ddp, per questo è lecito affermare che lo scorrere di una corrente implica una ddp.

Siccome si parla regolarmente di "caduta di tensione" (senza dare una spiegazione esplicita) in elettrotecnica e elettronica, vorrei sapere è solamente tale concetto è una sorta di sintesi del ragionamento che ho fatto in precedenza.

Ora, so che per i molti questa discussione che ho aperto si tratta solo ed esclusivamente di una pignoleria, ma secondo me è bene un attimino riflettere su questi concetti visto che, insieme alle leggi di Kirchhoff, la legge di Ohm (letta come "tensione e corrente sono legate da una relazione ben precisa") costituisce uno dei mattoni fondamentali di tutta l'elettronica.


@Candy
Credo di non aver capito molto bene la tua risposta, cosa intendi per "contesto da studiare"?

@fairyvilje
Potresti farmi un esempio di generatore di corrente che genera corrente senza passare da una differenza di potenziale?
(nel senso di un generatore che converte una qualsiasi forma di energia in "energia cinetica elettrica", cioè corrente)

@Piercarlo
Ti riferisci al modello di Drude?

@Ricoo

una resistenza che quando viene attraversata da una corrente I, genera una tensione

Ok, ma perché?

@raffamaiden
Se non mi sbaglio questa è una parte della dimostrazione della legge di Ohm.
Il ragionamento che sta alla base della dimostrazione è che un campo elettrico genera una corrente, non che una corrente genera un campo elettrico.
Infatti con un po' di passaggi si trova che:



dove:

- è la velocità di deriva dei portatori di carica
- è il coefficiente di mobilità dei portatori di carica
- è il campo elettrico applicato
- è il vettore densità di corrente
- è la conducibilità del mezzo
- è l'intensità di corrente
- è la conduttanza del mezzo
- è la tensione ai capi del mezzo


@admin
Sono d'accordo sul fatto che sia solo un formalismo, mi chiedevo anche se c'è una motivazione precisa per cui si è preferito quella forma rispetto alla più naturale .
Tra l'altro mi hai fatto notare, guardando l'analogo in meccanica, una cosa che mi è sfuggita, la legge può essere vista come un bilanciamento di energia potenziale?
Se fosse così si potrebbe dare un senso fisico alla forma .


Perdonatemi se ho commesso qualche errore nel postare questa mia risposta ma sono piuttosto di fretta e non ho modo di poter rileggere il tutto.
Spero di essermi spiegato con chiarezza a questo giro, ad ogni modo vi ringrazio nuovamente per la collaborazione a tutti!

[admin]

[..] la legge può essere vista come un bilanciamento di energia [..]

La legge di Ohm è l'espressione di un bilancio energetico: per mantenere una correte in un conduttore, occorre spendere per ogni unità di carica, l'energia .
Alcune riflessioni in proposito ci sono anche qui

[Piercarlo]

@Piercarlo Ti riferisci al modello di Drude?

Direi di sì... almeno come punto di partenza!

Ciao
Piercarlo