La resistenza è una misura che si oppone al flusso di corrente in un circuito elettrico. La resistenza è misurata in ohm, simboleggiata dalla lettera greca omega (Ω). La Resistenza di un filo è direttamente proporzionale alla sua Lunghezza e inversamente proporzionale alla sua sezione trasversale “Area”.

Nella relazione di cui sopra  è una costante di proporzionalità nota come resistività o resistenza specifica del materiale del filo.

Legge di Ohm V = I x R (Volt = Corrente x Resistenza). L’Ohm (Ω) è un’unità di resistenza elettrica uguale a quella di un conduttore in cui una corrente di un ampere è prodotta da un potenziale di un volt attraverso i suoi terminali. La legge di Ohm, che prende il nome dal suo scopritore il fisico tedesco Georg Ohm, è una delle più importanti leggi fondamentali dell’elettricità. Definisce la relazione tra le tre grandezze elettriche fondamentali: corrente, tensione e resistenza. Quando una tensione viene applicata a un circuito contenente solo elementi resistivi, il flusso di corrente si comporta secondo la legge di ohm, come mostrato di seguito.

Che cos’è una misurazione a bassa resistenza?

Una misurazione a bassa resistenza è in genere una misura inferiore a 1.000 ohm. A questo livello è importante utilizzare apparecchiature di prova che riducano al minimo gli errori introdotti dalla resistenza al piombo di prova e/o dalla resistenza di contatto tra la sonda e il materiale da testare. Inoltre, a questo livello, le tensioni permanenti in tutto l’elemento da misurare (ad esempio campi elettromagnetici termici a giunzioni tra metalli diversi) possono causare errori, che devono essere identificati.

Per consentire a una misurazione della resistenza elettrica di compensare gli errori, viene utilizzato un metodo di misurazione a quattro terminali con una corrente di prova reversibile e un misuratore Kelvin Bridge adatto. Gli ohmmetri a bassa resistenza sono progettati specificamente per queste applicazioni. Inoltre, l’intervallo superiore su un certo numero di questi misuratori varierà in kilohm, che copre le gamme inferiori di un ponte di Wheatstone. La gamma inferiore su molti ohmmetri a bassa resistenza si stabilirà a 0,1 microohm. Questo livello di misurazione è necessario per eseguire una serie di test di resistenza a bassa gamma.

Principi di misurazione della resistenza:

Metodo Amperometro Voltmetro

Se utilizziamo una batteria come fonte di tensione, un voltmetro per misurare la tensione e un amperometro per misurare la corrente nel circuito, possiamo calcolare la resistenza con ragionevole precisione. Sebbene questo metodo possa fornire buoni risultati di misurazione, non è una soluzione pratica alle esigenze di misurazione quotidiane. Esiste una varietà di strumenti di misurazione della resistenza che calcolano e visualizzano la lettura della resistenza senza la necessità di calcoli da parte dell’utente.

Metodo di misurazione a due fili e quattro fili

Metodo di misurazione della resistenza elettrica a due fili

Il test a due fili è il metodo più semplice e viene utilizzato per effettuare una valutazione generale di un elemento circuitale, di un conduttore o del routing di un conduttore in un circuito. Un semplice multimetro digitale può essere utilizzato per valori di resistenza più elevati. Impiegano il metodo di misurazione a 2 fili e sono adatti solo per misurare valori superiori a 100Ω e dove non è richiesta un’elevata precisione.

Quando si procede alla misurazione della resistenza elettrica di un componente (Rx) una corrente di prova viene forzata attraverso il componente e il misuratore di prova misura la tensione ai suoi terminali. Il misuratore calcola e visualizza quindi la resistenza risultante ed è noto come misurazione a due fili. Va notato che il misuratore misura la tensione ai suoi terminali e non attraverso il componente. Di conseguenza, anche la caduta di tensione attraverso i cavi di connessione è inclusa nel calcolo della resistenza. I cavi di prova di buona qualità avranno una resistenza di circa 0,02Ω per metro. Oltre alla resistenza dei cavi, nella misurazione verrà inclusa anche la resistenza della connessione del piombo e questa può essere alta o addirittura superiore al valore dei cavi stessi.

Quando si misura un grande valore di resistenza, questo ulteriore errore di resistenza al piombo può essere ignorato, ma come si può vedere dal grafico sottostante, l’errore diventa significativamente più alto man mano che il valore misurato diminuisce e totalmente inappropriato al di sotto di 10Ω. Il metodo di prova a due fili è utilizzato al meglio per letture superiori a 10,00 ohm fino a 1,0-10,0 megohm.

RX	Resistenza del conduttore di prova R1 + R2	Resistenza di connessione R3 + R4	Rx misurato ai terminali DMM = Rx + R1 + R2 + R3 + R4	Errore	Errore %
1000 Ω	0.04 Ω	0.04 Ω	1000.08 Ω	0.08 Ω	0.008
100 Ω	0.04 Ω	0.04 Ω	100.08 Ω	0.08 Ω	0.08
10 Ω	0.04 Ω	0.04 Ω	10.08 Ω	0.08 Ω	0.8
1 Ω	0.04 Ω	0.04 Ω	1.08 Ω	0.08 Ω	8
100 mΩ	0.04 Ω	0.04 Ω	180 mΩ	0.08 Ω	80
10 mΩ	0.04 Ω	0.04 Ω	90 mΩ	0.08 Ω	800
1 mΩ	0.04 Ω	0.04 Ω	81 mΩ	0.08 Ω	8000
100 µΩ	0.04 Ω	0.04 Ω	80.1 mΩ	0.08 Ω	8000

Metodo di misurazione della resistenza elettrica a quattro fili

Il metodo di misurazione a quattro fili (Kelvin) è preferito per valori di resistenza inferiori a 100Ω e tutti i misuratori e microhmmetri milliohm utilizzano questo metodo. Queste misurazioni vengono effettuate utilizzando 4 fili separati. 2 fili trasportano la corrente, nota come sorgente o conduttori di corrente e passano la corrente attraverso l’Rx. Gli altri 2 fili noti come cavi di rilevamento o potenziali, vengono utilizzati per rilevare la caduta di tensione attraverso Rx. Anche se qualche piccola corrente fluirà nel senso dei conduttori, è trascurabile e può essere ignorata. La caduta di volt attraverso i terminali di rilevamento dell’ohmmetro è quindi praticamente la stessa della caduta di volt attraverso Rx. Questo metodo di misurazione produrrà risultati accurati e coerenti quando si misurano resistenze inferiori a 100Ω.

Dal punto di vista della misurazione questo è il miglior tipo di connessione con 4 fili separati; 2 correnti (C e C1) e 2 potenziali (P e P1). I fili devono sempre essere posizionati al di fuori dei potenziali, anche se il posizionamento esatto non è fondamentale. I fili potenziali devono essere collegati esattamente nei punti tra cui si desidera misurare. Il valore misurato sarà tra i punti potenziali. Le clip Kelvin sono simili alle clip a coccodrillo (Alligatore) ma con ogni ganascia isolata dall’altra. Il conduttore di corrente è collegato a una ganascia e il potenziale all’altra. Le clip Kelvin offrono una soluzione molto pratica per effettuare un collegamento a quattro terminali a fili, sbarre, piastre ecc.

Effetti della temperatura sui valori di resistenza misurati

La resistenza offerta da un conduttore al flusso di corrente elettrica è dovuta alle collisioni, in cui incorrono gli elettroni liberi scontrandosi con gli atomi. All’aumentare della temperatura del conduttore, aumenta l’ampiezza della vibrazione degli atomi nel reticolo e aumenta anche la probabilità della loro collisione con elettroni liberi. A causa della collisione più frequente tra elettrone libero e atomi, la resistenza del conduttore aumenta.

La variazione della resistenza del conduttore metallico, con l’aumento della temperatura, risulta essere lineare su un considerevole intervallo di temperatura superiore e inferiore a 0℃. In tale intervallo la variazione frazionaria della resistenza per kelvin è nota come coefficiente di temperatura di resistenza.

Rt=Resistenza a t℃ Ro=Resistenza a 0℃

Ci sono alcune sostanze come il silicio e il germanio la cui resistenza diminuisce con l’aumento della temperatura. Queste sostanze hanno un coefficiente di temperatura negativo.

Le misurazioni della resistenza elettrrica a bassa resistenza si basano sul fatto che l’operatore esegua i test all’interno dell’intervallo di temperatura operativa dello strumento (l’operatore deve essere a conoscenza delle condizioni del campo). Quando l’operatore vede misurazioni fuori tolleranza, uno dei primi passi è verificare la lettura dello strumento con uno shunt di calibrazione adatto. La tabella seguente mostra i coefficienti di temperatura di resistenza per i materiali selezionati.

Coefficienti di resistenza alla temperatura

Materiale	Per ºC	Per ºF
Alluminio	0.0038	0.0021
Carbonio(0-1850 ºC)	-0.00025	-0.00014
Costantana (0-100 ºC)	trascurabile	trascurabile
Rame (20 ºC)	0.00393	0.00218
Ferro	0.0050	0.0028
Piombo	0.0043	0.0024
Manganina (0-100 ºC)	trascurabile	trascurabile
Mercurio	0.00090	0.00050
Platino	0.0038	0.0021
Argento	0.0040	0.0021
Tungsteno	0.0045	0.0025
Zinco	0.0037	0.0021

Effetto dell’umidità sulla resistenza elettrica

La resistenza ha una relazione inversa con l’umidità. Poiché l’umidità aumenta specialmente durante la stagione invernale, la resistenza all’isolamento diminuisce. L’umidità relativa del pezzo in prova non deve influire sulla lettura della resistenza, a meno che il materiale non sia igroscopico. In qual caso, con l’aumentare dell’umidità, ne verrà assorbita sempre di più. Ciò modificherà le condizioni di misurazione e influenzerà il risultato del test. Tuttavia, la maggior parte dei conduttori non sono igroscopici. Pertanto, poiché gli strumenti sono tipicamente progettati con un intervallo operativo compreso tra 0 e 95% RH, a condizione che l’umidità non si condensi effettivamente sullo strumento, si otterrà una lettura corretta.

Misurazione della resistenza elettrica a frequenza variabile

La resistenza elettrica dipende dalla frequenza. Il motivo di questo fenomeno è l’effetto pelle. La formula della profondità della pelle mostra che la resistività è direttamente proporzionale alla frequenza. La resistività è anche direttamente proporzionale alla resistenza.

Quando una corrente alternata viene fatta passare attraverso un conduttore, solo una piccola parte del conduttore, di solito chiamata profondità della pelle, trasporta la corrente. Il valore della profondità cutanea è inversamente proporzionale alla frequenza. All’aumentare della frequenza, la profondità della pelle diminuisce. Ma il valore della resistenza AC è direttamente proporzionale alla frequenza, o in altre parole, inversamente proporzionale alla profondità della pelle. Pertanto, a frequenze più elevate, la resistenza AC è più alta. Questo è il motivo per cui moltiplichiamo la resistenza DC per un valore empirico 1,2 o 1,3 per calcolare il suo equivalente AC. Per una sorgente DC, la resistenza non dipende dalla frequenza, e non può perché la frequenza di DC è zero.