Resistore: Cos’è e Come Funziona

Vi siete mai chiesti come fa una stufa elettrica a convertire elettricità in calore? O come fanno a funzionare certi circuiti elettronici? Sicuramente in tanti il punto di domanda grava ancora sulla propria coscienza. Se volete dileguare quel dubbio siete nel posto giusto. In pochi minuti vi spiegheremo cosa sono i resistori e la loro resistenza elettrica, elementi cardine nel campo dell’elettronica. Dopo vi spiegheremo come riconoscere il valore di un dato resistore, se mai doveste avere a che fare con essi. Bene, iniziamo.

Cosa sono i Resistori

Partiamo dalla basi, attraverso una piccola digressione. I circuiti elettrici hanno il preciso scopo di distribuire corrente elettrica verso vari dispositivi, in modo tale da renderli funzionanti a pieno regime. Un conduttore elettrico collegato al circuito tendenzialmente si oppone al passaggio della corrente elettrica. È come se un esercito di elettroni, immaginiamoli come soldati, si muovesse nella trincea di un conduttore, e incontrasse una certa opposizione voluta dai materiali conduttori. Un resistore perciò è un conduttore che si oppone per propria natura morfologica a qualsiasi passaggio di corrente (i soldati).

I Resistori sono componenti elettronici che hanno un’immutabile resistenza elettrica. Sono componenti passivi, nel senso che consumano solo corrente (e non sono in grado di generarla). In sostanza un resistore ha il compito di limitare il passaggio di corrente elettrica, altrimenti il flusso danneggerebbe il dispositivo in uso. Si dice che il troppo storpia, lo stesso vale per l’elettronica. I resistori possono essere costruiti con una solida varietà di materiali. Le resistenze moderne sono realizzate in carbonio, metallo o pellicola con ossido di metallo. I resistori sono anche usati anche negli elettrodomestici, spesso usati per convertire l’energia elettrica in termica, come succede con il termometro elettronico. Inoltre hanno un diverso grado di tolleranza, espressa in percentuale. Inoltre un resistore ha questo aspetto:

Ad ogni resistenza, inoltre, viene attribuita un valore, ma ne parleremo più in là. Le resistenze hanno stampato un codice numerico (nei componenti SMD che non tratteremo a fondo nell’articolo) o un codice colore (resistori assiali) di 3 o 4 cifre, in base alla tolleranza. Il codice colore viene rappresentato da delle strisce di colore verticali lungo l’asse del resistore. Questi resistori, cosiddetti di potenza, sono in genere creati con un avvolgimento di filo di leghe metalliche a base di ferro, cromo, tungsteno, una lega utilizzata da molto tempo nella manifattura è la costantana. Tutti i resistori possiedono due terminali , una connessione su ciascuna estremità della resistenza. Adesso che abbiamo chiarito cosa sia un resistore, dobbiamo capire cosa sia la resistenza elettrica, e a quali leggi sottostà.

La resistenza elettrica

Ci sono delle resistenze che si oppongono al normale flusso degli elettroni. Questa resistenza viene nominata resistenza elettrica e la sua unità di misura sono gli Ohm, in onore del matematico tedesco George Simon Alfred Ohm (1789-1854). Il simbolo di un ohm è il simbolo greco omega: Ω. 1 Ohm equivale al rapporto tra 1 volt e 1 ampère.

Alla base dei resistori vi è la resistività elettrica, ovvero è l’attitudine di un materiale ad opporre resistenza al passaggio delle cariche elettriche. Rappresenta la resistenza della lunghezza e dell’area unitarie di un conduttore. E la sua formula è data dalla seconda legge di Ohm: afferma che la resistenza di un filo conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza e inversamente proporzionale alla sua area trasversale. Bisogna specificare che non tutti i resistori soddisfano la prima legge di Ohm, secondo la quale la resistenza è data dal rapporto tra la differenza di potenziale ai capi del conduttore e l’intensità di corrente che lo attraversa. Infatti non tutti sono resistori ohmici, cioè che appunto soddisfino la prima legge di Ohm.

Ma non perdiamoci in complesse leggi, altrimenti sarete circondati da una foschia di incomprensioni. Piuttosto, l’esempio del termometro elettronico calza a pennello, dobbiamo capire la dipendenza della resistività dalla temperatura. Già, perché la temperatura è un pilastro dei circuiti elettrici. Come lo è certamente in un termometro elettronico.

La resistività elettrica dipende da due fattori fisici: la temperatura e il tipo di materiale usato. Siccome ogni materiale ha il suo grado di resistività, la temperatura conta. Infatti un conduttore a parità di materiale ha un grado di resistività diverso in base alla temperatura applicata su di esso. I conduttori possono superare persino i 1000 gradi! Comunque, in principio la resistività aumenta all’aumentare della temperatura. Gli atomi grazie alle nuove energie acquisite incrementano il proprio moto di agitazione e la temperatura di conseguenza sale di valore. E se la temperatura aumenta, altresì aumenterà l’agitazione degli atomi che renderanno difficoltoso il movimento degli elettroni, per cui aumenta pure la resistività. A questo punto, il termometro elettronico darà il segnale della temperatura corporea.

Tipologie di resistori e come riconoscerli

Quante tipologie di resistori esistono? I principali sono tre, e si distinguono per composizione e per i materiali impiegati nella loro costruzione. Qui di seguito le tre tipologie.

• I resistori ad impasto: sono composti da una miscela di talco, carbone e argilla legati insieme da resine fenoliche in proporzioni varie a seconda del valore di resistenza che si vuole ottenere; le varie componenti poi vengono pressate a caldo in forma cilindrica, i terminali metallici sono affogati nella massa compressa.
• I resistori a filo: questi, come dice il nome, sono composti da un sottile filo metallico avvolto su un supporto ceramico cilindrico. La protezione poi viene formata mediante laccatura resistente a temperature massime di lavoro intorno ai 150 °C, o mediante vetrificazione di uno smalto resistente o temperature fino a 350 °C; invece i due estremi del filo sono fissati con fascette metalliche.
• I resistori a strato: sono costituiti da appunto più strati: una sottile pellicola di materiale resistivo (pochissimi millimetri) avvolta su un supporto cilindrico isolante: sulla pellicola viene praticato un solco che attraversa a spirale tutto il cilindro; i terminali vengono poi fissati a pressione agli estremi del cilindro che viene rivestito da un involucro isolante.

Ora che conosciamo le varie tipologie, dobbiamo essere in grado di riconoscere un resistore. Il pragmatismo è un nostro valore.

Come riconoscere un resistore:

Gran parte dei resistori viene classificata secondo un codice di colore o alfanumerico (stampato sul corpo dell’elemento stesso) che indica sia il numero di ohm sia la tolleranza, cioè di quanto la resistenza può variare. Imparando questi codici colorati e usando al meglio la memoria puoi riconoscerne i valori. Potremo notare una sequenza di anelli colorati nel resistore cilindrico. Dovranno essere decodificati partendo da sinistra verso destra. I primi 2-3 anelli indicano esclusivamente i numeri da 0 a 9, mentre l’ultimo (della parte sinistra) è il moltiplicatore. I numeri da 0 fino a 9 moltiplicati poi col valore del moltiplicatore si ottiene il grado di resistenza in Ohm.

I valori dei codici colorati sono i seguenti e sono altresì immutabili:

• Nero: 0 cifre significative, il moltiplicatore è 1;
• Marrone: 1 cifra significativa, il moltiplicatore è 10;
• Rosso: 2 cifre significative, il moltiplicatore è 100;
• Arancione: 3 cifre significative, il moltiplicatore è 1000 (kilo);
• Giallo: 4 cifre significative, il moltiplicatore è 10000 (10 kilo);
• Verde: 5 cifre significative, il moltiplicatore è 100000 (mega);
• Blu: 6 cifre significative, il moltiplicatore è 1000000 (10 mega);
• Violetto: 7 cifre significative;
• Grigio: 8 cifre significative;
• Bianco: 9 cifre significative;
• Oro: moltiplicatore di 1/10;
• Argento: moltiplicatore di 1/100.

Quando vuoi decodificare le bande di colore del resistore, consulta la tabella dei codici colore della resistenza come inserita qui sotto.

Con pazienza, riuscirete a calcolare il vostro primo resistore. Credeteci: c’è una certa e segreta soddisfazione nel riuscirci! Non è finita però. Prima abbiamo detto, in cima al capitolo, che i codici colorati di un resistore indicano pure il grado di tolleranza. Ebbene, questi anelli sono sempre piazzati sul lato destro del resistore, mentre in quello sinistro indicato il numero di ohm. Se nel lato destro estremo non ci dovesse essere alcun anello, la tolleranza è pari al 20%. La maggior parte dei resistori non riporta alcun anello oppure ce l’ha di qualche colore, tipicamente oro o argento. Qui di seguito la tabella di tolleranza in base ai colori.

Ci sono altri tipi di resistori che necessitano di un riconoscimento diverso ma così usciamo  fuori dai binari, ci limitiamo dunque a questi resistori. Se avrete a che fare con il loro riconoscimento per un bel po’ di tempo, il costante riconoscimento vi permetterà di valutare i valori a vista, magari implementando tecniche mnemoniche. Sarebbe una certa soddisfazione!

Conclusione

I circuiti elettrici sono senz’altro complessi. E una risposta alla complessità è la divulgazione semplice, anche se è impossibile semplificare troppo un argomento di tale portata. I resistori forse possono apparire semplici per un esperto elettricista ma ostici agli occhi di un neofita. Magari un mal di testa sarà inevitabile, tuttavia i resistori vengono impiegati ovunque, in innumerevoli circuiti elettronici. Vengono impiegati in radar, alimentatori ad alta tensione, termometri elettronici e altro ancora. Capire i resistori e la relativa resistenza elettrica vi farà apprezzare di più certe invenzioni. Speriamo di esserci riusciti.