Ohm törvénye Az áram, a feszültség és az ellenállás kapcsolata
A 19. század elején Georg Simon Ohm matematikus, fizikus és filozófus különböző anyagokkal kísérletezett. Többek között megvizsgálta az anyagok elektromos vezetőképességét, és felfedezte, hogy nem minden anyag vezeti egyformán jól az elektromos áramot, például, hogy a réz jobban szállítja az áramot, mint az acél. Ohm azt is felfedezi, hogy a rövid és vastag kábelek nagyobb áramot hordoznak, mint a hosszú és vékony kábelek. "Ellenállásnak" nevezte azt az erőt, amelyet az elektronok akadályoznak a villamos energia áramlásában, ezért nevezték el róla az egységet.
Megtudta azonban többet. Az Ohms-kísérletekig az volt a közös vélemény, hogy az áramerősség és az elektromos feszültség független mennyiség. Georg Simon Ohm azonban felismeri azt a matematikai összefüggést, hogy az elektromos áram erőssége és a kapcsolódó elektromos feszültség közötti összefüggés állandó és az állandó képezi az elektromos ellenállást. Ez az Ohm által leírt kapcsolat nagyon fontos megállapítás, és azóta az elektrotechnika alapjainak része.
Ohm megfogalmazta, amit róla neveztek el Ohm törvénye.
- Ez azt mutatja, hogy a feszültség és az áram arányos. Ha az ellenállás növekszik, a feszültség és az áramintenzitás arányosan csökken. Az ellenállás csökkenésével ez a két mennyiség arányosan növekszik.
- Ha a feszültséget azonos ellenállással növelik, akkor az áram intenzitása automatikusan növekszik és fordítva.
- Ha a feszültség és az áram arányosan növekszik vagy csökken, ez viszont semmit sem változtat az ellenállásban (állandó). 200 voltos/10 amperes feszültség/áram pár esetén ugyanaz az ellenállás, mint 20 volt/1 amper esetén.
- Az is előfordulhat, hogy a feszültség és az ellenállás megnő, például a vezető hőmérsékletének az áramlás miatt bekövetkező változása miatt. Ebben az esetben a feszültség növekedése nem az arányos, hanem az arányosnál kisebb áramnövekedéshez vezet, mert az ellenállás növekszik. A másik oldalról nézve a feszültség aránytalanul növekszik az áram és az ellenállás növekedésével.
Az összes következtetésből levezethető Ohm törvényéből a következő képletek:
A képlet szimbólumok és a hozzájuk tartozó egységek a következők:
- R = ellenállás az ohm egységgel (Ω)
- I = áramerősség amperrel (A)
- U = feszültség az egység voltával (V)
A képletekből arra lehet következtetni, hogy 1 ohm képviseli az 1 volt és 1 amper közötti arányt (1 Ω = 1 V/1 A).
Példa:
Feszültség (U): 230 volt
Áramerősség (I): 4 amper
Wanted: Ellenállás R
Számítás: 230: 4 = 57,50 Ω
Fontos megjegyezni, hogy Ohm törvénye csak azokra az ellenállásokra vonatkozik, ahol a feszültség és az áram közötti kapcsolat lineáris. Az ilyen ellenállásokat ohmos ellenállásoknak is nevezzük. Számos komponens ellenállása nem számítható ki Ohm-törvény alapján, mert nincs lineáris összefüggésük a feszültség és az áram között. Az ellenállások értéke gyakran független a feszültségtől és az áramtól. Ezek az értékek felhasználhatók ellenállási értékként az Ohm-törvény alkalmazásával végzett számításokban.
Képlet a teljesítmény és az áramerősség specifikációjával
Ha az áram erőssége ismert és a feszültség nem ismert, vagy ha a feszültség ismert, és az áram erőssége nem, akkor a következő képletekkel lehet meghatározni az elektromos ellenállás kiszámításához szükséges teljesítményt:
Példa:
Áramerősség (I): 4 amper
Teljesítmény (P): 920 watt
Wanted: elektromos ellenállás R
Számítás: 920: (4 * 4) = 57,50 Ω