Das Ohmsche Gesetz ist eine Formel zur Berechnung der Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand in einem Stromkreis.
Für Elektronikstudenten ist das Ohmsche Gesetz (E = IR) ebenso fundamental wichtig wie Einsteins Relativitätsgleichung (E = mc2) für Physiker.
E = I x R
Wenn es buchstabiert wird, bedeutet es Spannung = Strom x Widerstand oder Volt = Ampere x Ohm oder V = A x Ω.
Benannt nach dem deutschen Physiker Georg Ohm (1789-1854), befasst sich das Ohmsche Gesetz mit den Schlüsselgrößen bei der Arbeit in Schaltungen:
| Menge | Ohmsches Gesetz Symbol |
Maßeinheit (Abkürzung) |
Rolle schaltungen | Falls Sie sich fragen: |
|---|---|---|---|---|
| Spannung | E | Volt (V) | Druck, der den Elektronenfluss auslöst | E = elektromotorische Kraft (alter Schulbegriff) |
| Strom | I | Ampere, amp (A) | Elektronenflussrate | I = Intensität |
| Widerstand | R | Ohm (Ω) | Strömungsinhibitor | Ω = Griechischer Buchstabe omega |
Wenn zwei dieser Werte bekannt sind, können Techniker das Ohmsche Gesetz neu konfigurieren, um den dritten zu berechnen. Ändern Sie einfach die Pyramide wie folgt:
Wenn Sie Spannung (E) und Strom (I) kennen und den Widerstand (R) kennen möchten, X-out die R in der Pyramide und berechnen Sie die verbleibende Gleichung (siehe die erste oder ganz linke Pyramide oben).
Hinweis: Der Widerstand kann nicht in einem Betriebsstromkreis gemessen werden, daher ist das Ohmsche Gesetz besonders nützlich, wenn es berechnet werden muss. Anstatt den Stromkreis abzuschalten, um den Widerstand zu messen, kann ein Techniker R unter Verwendung der obigen Variation des Ohmschen Gesetzes bestimmen.
Wenn Sie nun Spannung (E) und Widerstand (R) kennen und Strom (I) wissen möchten, X-out die I und berechnen Sie die verbleibenden zwei Symbole (siehe die mittlere Pyramide oben).
Und wenn Sie Strom (I) und Widerstand (R) kennen und die Spannung (E) wissen möchten, multiplizieren Sie die unteren Hälften der Pyramide (siehe die dritte oder ganz rechte Pyramide oben).
Probieren Sie einige Beispielberechnungen aus, die auf einer einfachen Reihenschaltung basieren, die nur eine Spannungsquelle (Batterie) und einen Widerstand (Licht) enthält. In jedem Beispiel sind zwei Werte bekannt. Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz, um das dritte zu berechnen.
Beispiel 1: Spannung (E) und Widerstand (R) sind bekannt.
Wie hoch ist der Strom in der Schaltung?
I = E/R = 12V/6Ω = 2A
Beispiel 2: Spannung (E) und Strom (I) sind bekannt.
Wie hoch ist der Widerstand der Lampe?
R = E/I = 24V/6A = 4Ω
Beispiel 3: Strom (I) und Widerstand (R) sind bekannt. Was ist die Spannung?
Wie hoch ist die Spannung im Stromkreis?
E = I x R = (5A)(8Ω) = 40 V
Als Ohm 1827 seine Formel veröffentlichte, war seine wichtigste Erkenntnis, dass die Menge an elektrischem Strom, die durch einen Leiter fließt, direkt proportional zu der ihm auferlegten Spannung ist. Mit anderen Worten, Ein Volt Druck ist erforderlich, um einen Ampere Strom durch ein Ohm Widerstand zu drücken.
Was mit dem Ohmschen Gesetz zu validieren ist
Das Ohmsche Gesetz kann verwendet werden, um die statischen Werte von Schaltungskomponenten, Strompegeln, Spannungsversorgungen und Spannungsabfällen zu validieren. Wenn beispielsweise ein Prüfgerät eine höhere als normale Strommessung feststellt, kann dies bedeuten, dass der Widerstand abgenommen hat oder die Spannung zugenommen hat, was zu einer Hochspannungssituation führt. Dies kann auf ein Versorgungs- oder Schaltungsproblem hinweisen.
In Gleichstromkreisen kann eine niedrigere Strommessung als normal bedeuten, dass die Spannung abgenommen hat oder der Stromkreiswiderstand zugenommen hat. Mögliche Ursachen für eine erhöhte Beständigkeit sind schlechte oder lose Verbindungen, Korrosion und/oder beschädigte Bauteile.
Lasten innerhalb eines Stromkreises beziehen elektrischen Strom. Lasten können jede Art von Komponente sein: kleine elektrische Geräte, Computer, Haushaltsgeräte oder ein großer Motor. Die meisten dieser Komponenten (Lasten) sind mit einem Typenschild oder einem Informationsaufkleber versehen. Diese Typenschilder bieten Sicherheitszertifikate und mehrere Referenznummern.
Techniker beziehen sich auf Typenschilder auf Komponenten, um Standardspannungs- und Stromwerte zu erfahren. Wenn Techniker während des Tests feststellen, dass übliche Werte auf ihren Digitalmultimetern oder Zangenmessgeräten nicht registriert werden, können sie anhand des Ohmschen Gesetzes erkennen, welcher Teil einer Schaltung ins Stocken gerät, und daraus bestimmen, wo ein Problem liegen kann.
Die Grundlagenforschung der Schaltkreise
Schaltkreise bestehen wie alle Materie aus Atomen. Atome bestehen aus subatomaren Teilchen:
- Protonen (mit positiver elektrischer Ladung)
- Neutronen (ohne Ladung)
- Elektronen (negativ geladen)
Atome bleiben durch Anziehungskräfte zwischen dem Kern eines Atoms und Elektronen in seiner äußeren Hülle miteinander verbunden. Wenn sie durch Spannung beeinflusst werden, Atome in einer Schaltung beginnen sich zu reformieren und ihre Komponenten üben ein Anziehungspotential aus, das als Potentialdifferenz bekannt ist. Gegenseitig angezogene lose Elektronen bewegen sich in Richtung Protonen und erzeugen einen Elektronenfluss (Strom). Jedes Material im Kreislauf, das diesen Fluss einschränkt, wird als Widerstand betrachtet.