etip.dk

Hvad er Ohms lov? Elektrisk, grundlæggende

Ohms lov er en formel, der bruges til at beregne forholdet mellem spænding, strøm og modstand i et elektrisk kredsløb. For studerende i elektronik er Ohms lov (E = IR) lige så fundamentalt vigtig, som Einsteins relativitetsligning (E = mc²) er for fysikere.

E = I x R

Når det staves, betyder det spænding = strøm x modstand, eller volt = ampere x ohm eller V = A x Ω. Ohms lov, som er opkaldt efter den tyske fysiker Georg Ohm (1789-1854), omhandler de vigtigste mængder, der virker i kredsløb:

Mængde Ohms lov
symbol – Enhed af måle (forkortelse) – Rolle i kredsløbHvis du undrer dig:
Spænding E – Volt (V) – Tryk, der udløser elektronstrøm – E=elektromotorisk kraft (old-school term)
Strøm I – Ampere, amp (A) – Hastighed for elektronstrøm – I= ntensity
Modstand R – Ohm (Ω) – Flowinhibitor Ω = græsk bogstav omega

Hvis to af disse værdier er kendt, kan teknikere omkonfigurere Ohms lov til at beregne den tredje. Bare modificer pyramiden som følger:
Hvis du kender spænding (E) og strøm (I) og vil vide modstand (R), X-out R i pyramiden og udregn den resterende ligning (se den første, eller yderst til venstre, pyramide over).

Bemærk: Modstand kan ikke måles i et driftskredsløb, så Ohms lov er især nyttig, når den skal beregnes. I stedet for at afbryde kredsløbet for at måle modstand, kan en tekniker bestemme R ved hjælp af ovenstående variation af Ohms lov.

Nu, hvis du kender spænding (E) og modstand (R) og vil vide strøm ( I), X-out I’et og udregn de resterende to symboler (se den midterste pyramide ovenfor).

Og hvis du kender strøm (I) og modstand (R) og vil vide spænding (E) , gange de nederste halvdele af pyramiden (se den tredje, eller yderst til højre, pyramide ovenfor).

Prøv et par eksempelberegninger baseret på et simpelt seriekredsløb, som kun inkluderer én spændingskilde (batteri) og modstand (lys). Der kendes to værdier i hvert eksempel. Brug Ohms L

lov til at beregne den tredje.

Eksempel 1: Spænding (E) og modstand (R) er kendt.
Hvad er strømmen i kredsløbet?
I = E/R = 12V/6Ω = 2A

Eksempel 2: Spænding (E ) og strøm (I) er kendt.
Hvad er modstanden skabt af lampen?
R = E/I = 24V/6A = 4Ω

Eksempel 3: Strøm (I) og modstand (R) er kendt. Hvad er spændingen?
Hvad er spændingen i kredsløbet?
E = I x R = (5A)(8Ω) = 40 V

Da Ohm offentliggjorde sin formel i 1827, var hans vigtigste opdagelse, at mængden af elektrisk strøm, der strømmer gennem en leder, er direkte proportional med den spænding, der pålægges den. Med andre ord kræves der én volt tryk for at skubbe én ampere strøm gennem én ohm modstand.

Hvad skal valideres ved hjælp af Ohms lov
Ohms lov kan bruges at validere de statiske værdier af kredsløbskomponenter, strømniveauer, spændingsforsyninger og spændingsfald. Hvis for eksempel et testinstrument detekterer en højere strømmåling end normalt, kan det betyde, at modstanden er faldet, eller at spændingen er steget, hvilket forårsager en højspændingssituation. Dette kunne indikere et forsynings- eller kredsløbsproblem.

I jævnstrømskredsløb (DC) kan en lavere strømmåling end normalt betyde, at spændingen er faldet, eller kredsløbsmodstanden er steget. Mulige årsager til øget modstand er dårlige eller løse forbindelser, korrosion og/eller beskadigede komponenter.

Belastninger i et kredsløb trækker på elektrisk strøm. Belastninger kan være enhver form for komponent: små elektriske enheder, computere, husholdningsapparater eller en stor motor. De fleste af disse komponenter (belastninger) har et navneskilt eller informationsmærkat påsat. Disse navneskilte giver sikkerhedscertificering og flere referencenumre.

Teknikere henviser til navneplader på komponenter for at lære standardspændings- og strømværdier. Hvis teknikere under testen finder ud af, at sædvanlige værdier ikke registreres på deres digitale multimetre eller klemmemålere, kan de bruge Ohms lov til at opdage, hvilken del af et kredsløb, der vakler, og ud fra det bestemme, hvor et problem kan ligge.

Den grundlæggende videnskab om kredsløb
Kredsløb er ligesom alt stof lavet af atomer. Atomer består af subatomære partikler:

  • Protoner (med en positiv elektrisk ladning)
  • Neutroner (ingen ladning)
  • Elektroner (negativt ladede)

Atomer forbliver bundet sammen af tiltrækningskræfter mellem et atoms kerne og elektroner i dets ydre skal. Når de påvirkes af spænding, begynder atomer i et kredsløb at reformere, og deres komponenter udøver et tiltrækningspotentiale kendt som en potentialforskel. Gensidigt tiltrukket løse elektroner bevæger sig mod protoner, hvilket skaber en strøm af elektroner (strøm). Ethvert materiale i kredsløbet, der begrænser dette flow, betragtes som modstand.

Reference: Digital Multimeter Principles af Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Relaterede artikler
Fejlfinding af defekte motorer med isolationsmodstandstest
Elektrisk testsikkerhed – Forberedelse til fravær af spændingstestning