Sono state ormai definite tutte le grandezza relative ad un circuito elettrico e cioè la tensione, la corrente e la resistenza; possiamo quindi passare ad esaminare un circuito completo e vedere quale influenza hanno queste tre grandezze sul suo funzionamento.
Iniziamo con il circuito molto semplice appresso indicato, costituito da un resistore collegato ad una pila (si è inserito un resistore in modo che il circuito presenti una resistenza ben determinata).
I componenti di questo circuito sono disegnati nel loro aspetto reale, ma nell'esame dei circuiti elettrici si considera normalmente il loro schema elettrico, sul quale i vari componenti sono rappresentati mediante segni grafici che rendono più semplice il disegno, a tutto vantaggio della chiarezza.
La tensione che si ottiene ai capi della pila, cioè tra i punti A e B, è indicata con il suo simbolo V segnato tra le due frecce che mettono in evidenza i suddetti punti A e B, tra i quali si ha la tensione considerata.
La medesima tensione è anche presente tra i punti C e D, ossia ai capi del resistore, perchè il punto C è collegato direttamente al punto A, e quindi ha lo stesso potenziale elettrico di questo punto, così come il punto D ha lo stesso potenziale del punto B, essendo collegato direttamente ad esso: tra i punti C e D vi è perciò la medesima differenza di potenziale, cioè la medesima tensione, che è presente tra i punti A e B.
La resistenza del circuito esterno alla pila è indicata con il suo simbolo R; esso è segnato accanto al resistore perchè viene trascurata la resistenza dei conduttori che è molto piccola e si tiene conto soltanto della resistenza dovuta al resistore.
Infine, la corrente è indicata con il suo simbolo I e con la freccia che mostra la direzione in cui si muove secondo il suo verso convenzionale: vediamo così chiaramente che la corrente parte dal polo positivo della pila, percorre il conduttore da A a C, attraversa il resistore ed infine ritorna al polo negativo della pila percorrendo l'altro conduttore da D a B.
Siccome questa corrente viene fatta circolare nel circuito dalla tensione esistente ai capi della pila, mentre viene ostacolata dalla resistenza presentata dal resistore, si comprende che la sua intensità deve dipendere sia dalla tensione sia dalla resistenza. In altre parole, deve esistere una relazione che lega tra loro le tre grandezze: tensione, corrente, resistenza.
Questa relazione fu trovata dal fisico tedesco Giorgio Simone Ohm (1787 - 1854) e dal suo nome fu chiamata legge di ohm; anche l'unità di misura della resistenza porta il nome di questo fisico.
Ohm potè enunciare la sua legge dopo aver eseguito numerose esperienze ed aver compiuto accurate misure; per formarsi un'idea del procedimento che egli seguì, si possono fare alcune semplici considerazioni.
Siccome la tensione della pila è la causa che determina la circolazione della corrente nel circuito, se si aumenta la tensione deve aumentare corrispondentemente anche la corrente.
Questo fatto può essere verificato facilmente collegando successivamente al circuito pile che diano tensioni sempre più elevate e misurando la corrente fatta circolare da ciascuna di esse.
Si può già constatare in tal modo che aumentando la tensione aumenta anche la corrente; ma si può andare ancora oltre.
Infatti, se si divide la tensione di ciascuna pila per la corrente che essa fa circolare, si trova sempre il medesimo valore; questo dunque non cambia, comunque si faccia variare la tensione e di conseguenza anche la corrente.
Osserviamo ora che, delle tre grandezze considerate nel circuito ( tensione, corrente e resistenza), l'unica che non subisce variazioni è la resistenza, in quanto il resistore è sempre lo stesso e così pure la sua resistenza; si può quindi pensare che il valore trovato dividendo la tensione per la corrente sia proprio il valore di questa resistenza, dal momento che non varia come non varia la resistenza stessa.
Ohm potè constatare che ciò era vero, per cui enunciò la sua legge nel seguente modo: la resistenza si ottiene dividendo la tensione per la corrente.
Consideriamo ora che per far variare la corrente circolante nel circuito si può variare la resistenza invece che la tensione: infatti, siccome la resistenza ostacola la circolazione della corrente, se si aumenta la resistenza deve diminuire corrispondentemente la corrente, dal momento che incontra un'opposizione sempre maggiore al suo passaggio.
Questo fatto può essere verificato facilmente lasciando collegata al circuito sempre la stessa pila e sostituendo invece il resistore con altri aventi una resistenza sempre maggiore: misurando la corrente che attraversa ciascun resistore, si può constatare che aumentando la resistenza la corrente diminuisce.
Se poi si moltiplica la resistenza di ciascun resistore per la corrente che lo attraversa, si trova sempre il medesimo valore, che quindi non varia comunque si faccia variare la resistenza e di conseguenza la corrente.
In questo caso, delle tre grandezze (tensione, corrente e resistenza) l'unica che non sia variata è la tensione, in quanto è stata lasciata collegata al circuito sempre la stessa pila; si può ritenere perciò che il valore trovato moltiplicando la resistenza per la corrente sia proprio il valore della tensione della pila, dal momento che non varia come non varia questa tensione.
Anche in questo caso Ohm constatò che ciò era vero e potè enunciare la sua legge in un altro modo: la tensione si ottiene moltiplicando la resistenza per la corrente.
A questo punto si può osservare che, per far variare la corrente, si è variata prima la sola tensione e poi la sola resistenza; vediamo ora che cosa accade se si fanno variare sia la tensione sia la resistenza contemporaneamente e nello stesso modo, cioè raddoppiando, triplicando, ecc. sia l'una sia l'altra grandezza.Così facendo, se si divide la tensione per la resistenza, si trova sempre il medesimo valore; d'altra parte si può constatare che anche la corrente circolante nel circuito conserva sempre la stessa intensità e quindi si può ritenere che il valore trovato dividendo la tensione per la resistenza sia proprio quello dell'intensità della corrente, dal momento che non varia come non varia la corrente.
Ohm trovò che anche questa conclusione è esatta ed enunciò pertanto la sua legge in un terzo modo: la corrente si ottiene dividendo la tensione per la resistenza.
Non si deve pensare, a questo punto, che vi siano tre leggi di Ohm, una diversa dall'altra: la legge di Ohm è una sola, ma siccome lega tra loro tre grandezze elettriche (tensione, corrente e resistenza) può presentarsi in tre forme diverse, a seconda della grandezza che si considera dipendente dalle altre.
La legge di Ohm permette così di calcolare una qualsiasi delle tre grandezze suddette conoscendo le altre due. Puoi meglio renderti conto di ciò, consultando la figura seguente nella quale sono presentati i tre casi in cui tale legge può essere utilizzata nelle sue tre diverse forme.
Può accadere che si voglia calcolare la resistenza R del circuito a cui è collegata una pila che da una tensione nota V perchè nella resistenza circoli la corrente voluta I:in questo caso la resistenza si trova dividendo la tensione per la corrente, cioè R=V/I.
Può invece essere necessario calcolare la tensione V che deve fornire la pila, affinchè quest'ultima faccia circolare la corrente I desiderata nel circuito di resistenza R nota: in questo caso il valore della tensione si trova moltiplicando la resistenza per la corrente, cioè V=R*I.
Può infine presentarsi il caso di voler calcolare la corrente I circolante nel circuito di resistenza nota R a cui è collegata una pila che fornisce la tensione V, pure essa nota: in questa circostanza la corrente si trova dividendo la tensione per la resistenza, cioè I=V/R
