Legge di Ohm

La legge di Ohm venne formulata da George Simon Ohm, il quale studiò l'elettricità e, dopo aver effettuato una serie di indagini, nel 1827 scoprì questa legge, la quale pone in relazione le grandezze di:

• Voltaggio
• Resistenza
• Intensità

In base alla legge formulata da George Simón, l'intensità della carica elettrica si manifesta in ampere (A), circola all'interno di un circuito elettrico ed è direttamente proporzionale alla sua tensione elettrica ed allo stesso tempo è inversamente proporzionale alla sua resistenza. La legge scoperta da George Simon, come indica il suo stesso nome, è rappresentata in ohm (Ω).

Come possiamo calcolare l'intensità attraverso la legge di Ohm?

In base alle informazioni in nostro possesso, applicheremo una delle seguenti formule:

Io = V / R

V = Io · R

R=V / I

• V = Tensione
• R = Resistenza
• I = intensità

La legge di Ohm ci aiuta a trovare la potenza in un circuito, poiché la potenza è la moltiplicazione di tensione e corrente. Un circuito è composto da atomi che possono avere cariche positive o cariche negative: protoni (+) ed elettroni (-). Oltre a questi due atomi possiamo trovare neutroni che hanno una carica neutra. Di seguito, possiamo osservare un circuito.

Il triangolo della legge di Ohm

Il triangolo della legge di Ohm è un trucco per ricordare la formula. Non ci resta che coprire la variabile che vogliamo ottenere.

Tipologie di flussi

In una corrente continua (CC) troviamo un flusso continuo, ovvero una corrente costante. In una corrente alternata (CA), come indica il nome, troviamo invece picchi di intensità di corrente alternata a intervalli regolari.

Possiamo trovare la corrente in parallelo, che ha due resistenze e può scorrere attraverso due percorsi.

Applicazioni della legge

Possiamo riscontrare la legge di Ohm può in qualsiasi dispositivo dotato di un circuito elettrico, motivo per cui la teniamo presente nella nostra vita quotidiana sia in casa che altrove, sia all'interno che all'esterno. Un esempio di applicazione di questa legge che possiamo osservare nella nostra vita quotidiana è il frigorifero, quando è collegato alla corrente elettrica e riceve la tensione che conduce la corrente che aiuta a raffreddarlo.

Legge di Kirchhoff

La legge di Kirchhoff venne formulata nel 1824 da Gustav Robert Kirchhoff, un fisico tedesco specializzato in circuiti elettrici. La legge del circuito, nota come legge della maglia, può essere derivata alle equazioni di Maxwell.

Queste due leggi di Kirchhoff sono le stesse supportate dalla carica che si trova nei circuiti elettrici, così come dal principio di energia.

La legge di Kirchhoff è composta a sua volta da due leggi di Kirchhoff:

• La legge dei nodi o delle correnti = la somma delle correnti che si trovano in uno specifico nodo (punto di giunzione di due o più conduttori) è uguale alla somma congiunta delle correnti uscenti.

Conservazione della carica: ∑I entranti = ∑I uscenti

• La legge del circuito o della tensione = La legge del circuito può anche essere chiamata regola della maglia o della tensione. In base a tale legge la somma algebrica delle tensioni in un circuito chiuso equivale a 0.

Conservazione dell'energia: ∑ fem = ∑ (IR )

Nonostante esistano ufficialmente 2 leggi, a causa della relazione che si trova nella differenza tra corrente e attenzione.

Legge dei nodi

i₂ + i₁ = i₃ + i₄

Legge di circuito

V₁ + V₂ + V₃ + … V_n = 0

Vantaggi della legge di Kirchhoff

La legge di Kirchhoff consente di calcolare facilmente correnti e tensioni. D'altra parte, la semplificazione e l'analisi dei circuiti chiusi possono essere modificate.

Applicazioni della legge di Kirchhoff

Le due leggi di Kirchhoff sono destinate all'ingegneria elettrica con il fine di ottenere le correnti e le tensioni che si trovano in un determinato punto di un circuito elettrico.

L'equazione di Kirchhoff ci dà la possibilità di calcolare l'aumento di entalpia a diverse temperature. In base alla temperatura possiamo trovare diversi tipi di entalpia come ad esempio: entalpia di formazione, entalpia di decomposizione, entalpia di combustione ed entalpia di neutralizzazione. Il calcolo dell'entalpia è un'equazione importante per la termodinamica.

La legge di radiazione termica di Kirchhoff determina che l'emittanza e la sua capacità di assorbimento di una superficie sono uguali.

Per determinare la somma di n resistenze attraverso la legge di Kirchhoff possiamo trovare resistenze in serie e in parallelo.

Nelle resistenze in serie, esse sono collegate una dopo l'altra, come si può osservare nella foto; pertanto, se una smette di funzionare, smetteranno anche le altre. Invece, in resistenza parallela hanno lo stesso ingresso, ma un'uscita diversa; pertanto, se uno smette di funzionare gli altri resistori non ne risentono e continuano a funzionare.

Repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza, VSEPR

Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR), anche nota come VSEPR, è la geometria che forma molecole o reti covalenti.

Il chimico fisico Gilbert Newton Lewis nel 1916 propose il legame covalente trovato tra gli atomi. Tale legame è prodotto dalla distribuzione di coppie di elettroni. Questo fa sì che ogni atomo riceva 8 elettroni nel guscio di valenza.

Un chiaro esempio è l'atomo di fluoro che ha 7 elettroni nel guscio di valenza elettronica.

Distinguere la geometria all’interno di una struttura risulta molto complesso, tanto nel caso della geometria molecolare, come nell grado che i legami formano tra loro. Questo è il motivo per cui la teoria della repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza viene utilizzata per determinare la geometria molecolare. È dal 1970 in poi che la teoria di Gillespie consente realizzare una distinzione della geometria e degli angoli.

Il modello di repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza

In base al modello VSEPR, poiché gli elettroni si respingono a vicenda in quanto dotati di carica negativa, la geometria sarà in grado di ridurre le repulsioni esistenti fra le diverse coppie elettroniche che si trovano attorno all'atomo centrale.

La teoria di repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza costituisce un valido esempio in chimica per conoscere la forma delle molecole, a partire dal grado di repulsione elettrostatica delle coppie di elettroni.

Come possiamo osservare di seguito, esistono diversi tipi di geometria molecolare:

• Bipiramide trigonale

• Ad altalena

• T

• Lineare

Geometria molecolare	Ibridazione dell’ atomo A	Angolo -A-
Bipiramide trigonale	Sp3d	90/120
Ad altalena	Sp3d	90/120
T	Sp3d	90/120
Lineare	Sp3d	90/120

Tipi di repulsione

Possiamo trovare 3 tipi di repulsione tra gli elettroni di una molecola:

• La coppia di non legame - repulsione della coppia non legante
• La coppia di non legame - repulsione coppia legante
• La coppia di legame - repulsione della coppia di legame

La repulsione della coppia non legante è considerata libera, mentre la repulsione della coppia legante necessita un legame chimico.

A seconda del numero di elettroni trovati nello strato di valenza è possibile riscontrare una disposizione o un'altra degli elettroni.

NÚMERO DE PARES ELECTRÓNICOS DE VALENCIA	DISPOSICIÓN DE LOS PARES ELECTRÓNICOS
2	Lineare
3	Trigonale planare
4	Tetraedrica
5	Bipiramide trigonale
6	Ottaedro

Un chiaro esempio della teoria della repulsione della coppia di elettroni del guscio di valenza è l'ammoniaca (NH₃). L'ammoniaca dispone di 3 elettroni legati e una coppia libera. Gli elettroni spaiati influenzano la geometria attraverso le repulsioni. La molecola NH₃ fa parte del gruppo AB₃E, dando origine ad una E derivante dalla coppia spaiata di elettroni.