Ohmin laki on kaava, jolla lasketaan jännitteen, virran ja resistanssin suhde sähköpiirissä.
elektroniikan opiskelijoille Ohmin laki (E = IR) on yhtä perustavanlaatuisesti tärkeä kuin Einsteinin suhteellisuusteorian yhtälö (E = mc2) on fyysikoille.
e = i x R
kirjoitettuna se tarkoittaa jännitettä = virran X vastus eli volttia = ampeeria x ohmia tai V = A x Ω.
on nimetty saksalaisen fyysikon Georg Ohmin (1789-1854) mukaan, Ohmin laki käsittelee piirien keskeisiä suureita:
| määrä | mittayksikkö (lyhenne) |
rooli piireissä | jos ihmettelet: | |
|---|---|---|---|---|
| jännite | voltti (V) | paine, joka laukaisee elektronivirran | e = sähkömotorinen voima (vanhan koulukunnan termi) | |
| Virta | I | Ampeeri, amp (a) | elektronivirran nopeus | I = intensiteetti |
| resistenssi | R | Ohm (ω) | virtauksen estäjä | ω = kreikkalainen kirjain Omega |
Jos näistä arvoista tunnetaan kaksi, teknikot voivat konfiguroida Ohmin lain uudelleen laskemaan kolmannen. Vain muokata pyramidi seuraavasti:
Jos tunnet jännitteen (E) ja virran (I) ja haluat tietää resistanssin (R), x-out R pyramidissa ja laske jäljelle jäävä yhtälö (KS.ensimmäinen eli kaukana vasemmalla oleva pyramidi yllä).
Huomautus: resistanssia ei voida mitata käyttöpiirissä, joten Ohmin laki on erityisen hyödyllinen silloin, kun se on laskettava. Sen sijaan, että teknikko sammuttaisi piirin vastuksen mittaamiseksi, hän voi määrittää R: n käyttämällä yllä olevaa Ohmin lain muunnelmaa.
nyt, jos tunnet jännitteen (E) ja resistanssin (R) ja haluat tietää virran (I), X-out the I ja laske loput kaksi symbolia (katso keskimmäinen pyramidi yllä).
ja jos tunnet virran (I) ja vastuksen (R) ja haluat tietää jännitteen (E), kerro pyramidin alimmat puoliskot (katso yllä oleva kolmas eli äärioikeistolainen pyramidi).
kokeile muutamia esimerkkilaskelmia, jotka perustuvat yksinkertaiseen sarjapiiriin, joka sisältää vain yhden jännitteen (akku) ja vastuksen (valo) lähteen. Jokaisesta esimerkistä tunnetaan kaksi arvoa. Käytä Ohmin lakia kolmannen laskemiseen.
Esimerkki 1: Jännite (E) ja resistanssi (R) tunnetaan.
mikä on virta piirissä?
I = E/R = 12V/6Ω = 2A
Esimerkki 2: jännite (E) ja virta (I) tunnetaan.
mikä on lampun luoma vastus?
R = E/I = 24V/6A = 4ω
esimerkki 3: virta (I) ja resistanssi (R) tunnetaan. Mikä on jännite?
mikä on jännite piirissä?
e = i x R = (5A)(8Ω) = 40 v
kun Ohm julkaisi kaavansa vuonna 1827, hänen keskeinen havaintonsa oli, että johtimen läpi virtaavan sähkövirran määrä on suoraan verrannollinen sille asetettuun jännitteeseen. Toisin sanoen tarvitaan yksi voltti painetta työntämään yksi ampeeri virtaa yhden ohmin vastuksen läpi.
Mitä vahvistaa Ohmin lain avulla
Ohmin lain avulla voidaan validoida piirikomponenttien, virtatasojen, jännitelähteiden ja jännitepisaroiden staattiset arvot. Jos esimerkiksi testilaite havaitsee normaalia suuremman virtamittauksen, se voi tarkoittaa, että resistanssi on pienentynyt tai jännite on kasvanut aiheuttaen suurjännitetilanteen. Tämä voi viitata tarjonnan tai piiri ongelma.
tasavirtapiireissä normaalia pienempi virtamittaus voi tarkoittaa, että jännite on pienentynyt tai piirin resistanssi kasvanut. Mahdollisia syitä resistanssin lisääntymiseen ovat huonot tai löysät liitokset, korroosio ja/tai vaurioituneet osat.
kuormitukset piirin sisällä vetävät sähkövirtaa. Kuormat voivat olla mitä tahansa komponenttia: pieniä sähkölaitteita, tietokoneita, kodinkoneita tai suuri moottori. Useimmissa näistä osista (kuormista) on nimikilpi tai informatiivinen tarra liitteenä. Nämä nimikilvet antavat turvallisuustodistuksen ja useita viitenumeroita.
teknikot käyttävät komponenttien nimikilpiä oppiakseen vakiojännite-ja virta-arvot. Testauksen aikana, jos teknikot huomaavat, että tavanomaiset arvot eivät rekisteröi digitaalisiin yleismittareihin tai pihtimittareihin, he voivat käyttää Ohmin lakia havaitakseen, mikä osa piiristä horjuu ja siitä määrittää, missä ongelma voi olla.
piirien perustiede
piirit, kuten kaikki aine, koostuvat atomeista. Atomit koostuvat subatomisista hiukkasista:
- protonit (joilla on positiivinen sähkövaraus)
- neutronit (ei varausta)
- elektronit (negatiivisesti varautuneet)
atomit pysyvät sitoutuneina yhteen atomin ytimen ja sen ulkokuoren elektronien välisten vetovoimien vaikutuksesta. Jännitteen vaikutuksesta piirin atomit alkavat uudistua ja niiden komponenteilla on vetovoimapotentiaali, joka tunnetaan potentiaalierona. Toisiaan puoleensa vetävät irralliset elektronit liikkuvat kohti protoneja, jolloin syntyy elektronivirtaus (virta). Kaikki materiaali piiri, joka rajoittaa tätä virtausta pidetään vastus.