De wet van Ohm werd gegeven door een Duitse natuurkundige Georg Simon Ohm . Het geeft de relatie weer tussen stroom, weerstand en spanning over een elektrisch circuit. Dit verband tussen stroom I, spanning V en weerstand R werd in 1827 gegeven door de beroemde Duitse wetenschapper Georg Simon Ohm. Tijdens zijn experiment ontdekte hij dat het product van de stroom die door de geleider vloeit en de weerstand van de geleider de spanningsval over de geleider bepaalt. die geleider in het circuit.

In dit artikel zullen we het concept van de wet van Ohm in detail onderzoeken, inclusief alle onderwerpen die in de volgende inhoudsopgave worden genoemd.

Definitie van de wet van Ohm

De wet van Ohm stelt dat de spanning over een geleider recht evenredig is met de stroom die erdoorheen vloeit, op voorwaarde dat alle fysieke omstandigheden en temperaturen constant blijven.

Volgens de wet van Ohm is de stroom die door de geleider vloeit dus recht evenredig met de spanning over het circuit, d.w.z. V∝Ik. Omdat de wet van Ohm dus de basisrelatie biedt tussen de aangelegde spanning en de stroom door de geleider, wordt deze beschouwd als de basiswet die ons helpt bij het omgaan met elektrische circuits. De wet van Ohm stelt dat de stroom een ​​lineair verband volgt met de spanning.

Verklaring van de wet van Ohm

De wet van Ohm is een van de fundamentele wetten van de elektrostatica die stelt dat de spanning over elke geleider recht evenredig is met de stroom die door die geleider vloeit. We kunnen deze voorwaarde definiëren als:

V∝Ik

Het verwijderen van het evenredigheidsteken,

V = RI

waar R is de evenredigheidsconstante en wordt de weerstand van het materiaal genoemd. De weerstand van het materiaal wordt berekend als:

R = V/I

Weerstand wordt gemeten in Ohm. Het wordt aangegeven met het symbool Ω.

Formule van de wet van Ohm

Op voorwaarde dat alle fysieke parameters en temperaturen constant blijven, stelt de wet van Ohm dat de spanning over een geleider recht evenredig is met de stroom die er doorheen vloeit.

De wet van Ohm luidt als volgt:

V∝Ik

OF

V = Ik × R

Waar,

• R is de evenredigheidsconstante die bekend staat als Weerstand,
• IN is de toegepaste spanning, en
• I is de stroom die door het elektrische circuit vloeit.

De bovenstaande formule kan als volgt worden herschikt om ook de stroom en weerstand te berekenen:

Volgens de wet van Ohm is de stroom die door de geleider vloeit:

ik = V / R

Op dezelfde manier kan weerstand worden gedefinieerd als:

R = V / Ik

Grafiek van de wet van Ohm

De wet van Ohm geldt als fysieke omstandigheden zoals temperatuur en andere constant zijn. Dit komt door het feit dat de stroom die door het circuit vloeit varieert door de temperatuur te veranderen. Daarom is in dergelijke gevallen waarin fysieke factoren zoals temperatuur een rol spelen, de wet van Ohm in strijd. Bijvoorbeeld in het geval van een gloeilamp, waarbij de temperatuur stijgt als de stroom die er doorheen vloeit stijgt. Hier volgt de wet van Ohm niet.

De grafiek voor een ohms circuit wordt besproken in de onderstaande afbeelding,

Grafiek van de wet van Ohm

De wet van Ohm

Er zijn drie fysieke grootheden die verband houden met de wet van Ohm, waaronder:

• Huidig
• Spanning
• Weerstand

De onderstaande tabel toont de verschillende symbolen en hun gebruikte eenheid.

Vergelijkingen van de wet van Ohm

De wet van Ohm biedt drie vergelijkingen:

• V = Ik × R
• ik = V / R
• R = V / Ik

Waar,

• IN is de spanning,
• I is de huidige, en
• R is de weerstand.

Verband tussen spanning, stroom en weerstand: de wet van Ohm

De relatie tussen spanning, stroom en weerstand kan eenvoudig worden bestudeerd met behulp van de formule:

V = IR

Waar,

• IN is de spanning,
• I is de weerstand, en
• R is de weerstand.

We kunnen deze formule bestuderen met behulp van de onderstaande tabel,

Driehoek van de wet van Ohm

De wet van Ohm-driehoek is een visuele weergave voor het begrijpen en leren van de relatie van de wet van Ohm tussen spanning, stroom en weerstand. Deze tool helpt ingenieurs de volgorde van de relatie tussen de drie belangrijkste aspecten te onthouden: stroom (I), spanning (V) en weerstand (R).

Driehoek van de wet van Ohm

Vectorvorm van de wet van Ohm

De relatie tussen stroom en spanning wordt tot stand gebracht door de wet van Ohm, en de vectorvorm ervan is:

Waar,

• is de huidige dichtheidsvector,
• is elektrische veldvector, en
• P is de geleidbaarheid van materiaal.

Weerstand

De hindernis waarmee de elektronen worden geconfronteerd tijdens het bewegen in welk materiaal dan ook, wordt de soortelijke weerstand van het materiaal genoemd.

Stel dat een weerstand met een lengte van ‘l’ en het dwarsdoorsnedeoppervlak van ‘A’ een weerstand heeft van R. Dan weten we:

De weerstand is recht evenredig met de lengte van de weerstand, d.w.z. R ∝ l, . . .(1)

De weerstand is omgekeerd evenredig met het dwarsdoorsnedeoppervlak van de weerstand, d.w.z. R ∝ 1/A. . .(2)

tring naar int

combineren bijv. (1) en vgl.(2)

R = ρl / A

Waar R is de evenredigheidsconstante die weerstandscoëfficiënt of weerstandsvermogen wordt genoemd.

Als nu L = 1 m en A = 1 m², in de bovenstaande formule krijgen we,

R = ρ

Dit betekent voor een weerstand met een lengte van 1 m en een doorsnede van 1 m²de weerstand wordt de soortelijke weerstand van het materiaal genoemd.

Experimentele verificatie van de wet van Ohm

Verificatie van de wet van Ohm wordt bereikt door het volgende experiment uit te voeren.

Apparaat vereist

Het apparaat dat nodig is voor het uitvoeren van het experiment voor de verificatie van de wet van Ohm is:

• Weerstand
• Ampèremeter
• Voltmeter
• Accu
• Stekkersleutel
• Reostaat

Schakelschema

Het schakelschema voor de experimentele verificatie van de wet van Ohm wordt weergegeven in het onderstaande diagram:

Schakelschema van de wet van Ohm

Procedure

De procedure voor experimentele verificatie van de wet van Ohm wordt hieronder vermeld:

• De sleutel K wordt aanvankelijk gesloten en de reostaat wordt zodanig afgesteld dat de aflezing in ampèremeter A en voltmeter V minimaal is.
• De stroom in het circuit wordt vervolgens verhoogd door de reostaat aan te passen, en de stroom bij verschillende waarden van de reostaat en hun respectieve spanning worden geregistreerd.
• Neem nu verschillende waarden van spanning (V) en stroom (I) en bereken vervolgens de verhouding van V/I.
• Na het berekenen van alle verhoudingen van V/I voor verschillende waarden van spanning en stroom, merken we dat de waarde vrijwel constant is.
• Als we nu een grafiek van de stroom tegen het potentiaalverschil uitzetten, krijgen we een rechte lijn. Dit laat zien dat de stroom recht evenredig is met het potentiaalverschil en dat de helling ervan de weerstand van de draad is.

Cirkeldiagram van de wet van Ohm

Om de relatie tussen verschillende parameters beter te begrijpen, kunnen we alle vergelijkingen gebruiken die worden gebruikt om de spanning, stroom, weerstand en kracht te vinden, en deze samenvatten in een eenvoudig cirkeldiagram van de wet van Ohm, zoals hieronder weergegeven:

Cirkeldiagram van de wet van Ohm

Matrixtabel van de wet van Ohm

Net als het hierboven weergegeven cirkeldiagram van de wet van Ohm, kunnen we de afzonderlijke vergelijkingen van de wet van Ohm samenvatten in een eenvoudige matrixtabel, zoals hieronder weergegeven, zodat u deze gemakkelijk kunt raadplegen bij het berekenen van een onbekende waarde.

Matrixtabel met wet van Ohm

Toepassingen van de wet van Ohm

Wanneer de andere twee getallen bekend zijn, kan de wet van Ohm worden gebruikt om de spanning, stroom, impedantie of weerstand van een lineair elektrisch circuit te bepalen.

Belangrijkste toepassingen van de wet van Ohm:

• Het vereenvoudigt ook vermogensberekeningen.
• Om de gewenste spanningsval tussen de elektrische componenten te behouden, wordt de wet van Ohm toegepast.
• De spanning, weerstand of stroom van een elektrisch circuit moet worden bepaald.
• De wet van Ohm wordt ook gebruikt om de stroom in DC-ampèremeters en andere DC-shunts om te leiden.

Hoe een stroom-spanningsrelatie tot stand te brengen?

De verhouding V ⁄ I blijft constant voor een gegeven weerstand terwijl de stroom-spanningsverbinding tot stand wordt gebracht, daarom moet een grafiek van het potentiaalverschil (V) en de stroom (I) een rechte lijn zijn.

Hoe kunnen we de onbekende weerstandswaarden ontdekken?

De constante verhouding bepaalt de onbekende weerstandswaarden. De weerstand van een draad met een uniforme doorsnede is afhankelijk van de lengte (L) en het doorsnedeoppervlak (A). Het is ook afhankelijk van de temperatuur van de geleider.

De weerstand, bij een bepaalde temperatuur,

R = ρ L ⁄ EEN

waar,
R is de specifieke weerstand of soortelijke weerstand en is het kenmerk van het draadmateriaal.

De specifieke weerstand of soortelijke weerstand van het draadmateriaal is,

ρ = R EEN ⁄ L

Elektrisch vermogen berekenen met behulp van de wet van Ohm

We definiëren elektrisch vermogen als het vermogen dat elektrische ladingen nodig hebben om verschillende werkzaamheden te verrichten. De snelheid waarmee elektrische energie wordt verbruikt, wordt elektrische energie genoemd. De eenheid voor het meten van elektrisch vermogen is de watt. Met behulp van de wet van Ohm kunnen we gemakkelijk de kracht van het elektrische circuit vinden. De formule om het elektrisch vermogen te berekenen is:

P = VI

Waar,

P is het vermogen van het circuit, V is de spanning over het circuit en I is de stroom die door het circuit gaat.

We weten dat, met behulp van de wet van Ohm,

V = IR

Met behulp van de machtsformule die we krijgen,

P = V²/R

P = Ik²R

Beperkingen van de wet van Ohm

Verschillende beperkingen van de wet van Ohm zijn:

• De wet van Ohm is niet van toepassing op eenzijdige netwerken. In unilaterale netwerken kan de stroom slechts in één richting stromen. In dit soort netwerken worden diodes, transistors en andere elektronische componenten gebruikt.
• Niet-lineaire componenten zijn ook vrijgesteld van de wet van Ohm. Niet-lineaire componenten hebben een stroom die niet evenredig is met de aangelegde spanning, wat impliceert dat de weerstandswaarde van die elementen varieert afhankelijk van de spanning en stroom. De thyristor is een voorbeeld van een niet-lineair element.

Analogieën van de wet van Ohm

Er zijn in het verleden verschillende analogieën gegeven om de wet van Ohm uit te leggen. Enkele van de meest voorkomende analogieën zijn:

• Analogie van waterpijpen
• Temperatuur analogie

Laten we deze analogieën in detail bespreken.

Waterpijpanalogie voor de wet van Ohm

We weten dat de stroom die door een circuit gaat, afhankelijk is van de aangelegde spanning en de weerstand van het circuit. Maar we kunnen de stroom door het circuit zien stromen. Om het beter te begrijpen gebruiken we de waterleidinganalogie waarin het stromende water de stroom vertegenwoordigt en we kunnen de wet van Ohm begrijpen met behulp van dit concept.

Water dat door de leidingen stroomt, is vergelijkbaar met de stroom die door het elektrische circuit stroomt. We weten dat er in een elektrisch circuit spanning nodig is om de stroom in het circuit op dezelfde manier te verplaatsen als de druk in het waterleidingsysteem ervoor zorgt dat het water gemakkelijk door het systeem kan stromen.

Als de druk wordt verhoogd, stroomt er meer water door de buis, wat lijkt op de wet van Ohm, die stelt dat als de spanning wordt verhoogd, er meer stroom door het elektrische circuit stroomt.

converteer int naar dubbele Java

Temperatuur analogie

Op dezelfde manier kan een temperatuurcircuit ook worden vergeleken met een ohmse geleider. Hier werkt de temperatuurgradiënt op dezelfde manier als spanning, en werkt de warmtestroom op dezelfde manier als stroom.

Lees verder,

• Weerstand
• Factoren die de weerstand beïnvloeden
• Zelfinductie

Opgeloste voorbeelden van de wet van Ohm

Voorbeeld 1: Vind de weerstand van een elektrisch circuit met een voedingsspanning van 15 V en een stroomsterkte van 3 mA.

Oplossing:

Gegeven:

V = 15 V,

Ik = 3 mA = 0,003 A

De weerstand van een elektrisch circuit wordt gegeven als:

⇒ R = V / Ik

⇒ R = 15 V / 0,003 A
⇒ R = 5000Ω
⇒ R = 5 kΩ

De weerstand van een elektrisch circuit is dus: 5 kΩ .

Voorbeeld 2: Als de weerstand van een strijkijzer 10 Ω is en er vloeit een stroom van 6 A door de weerstand. Zoek de spanning tussen twee punten.

Oplossing:

Gegeven:

ik = 6 A, R = 10 Ω

De formule om de spanning te berekenen wordt gegeven als:

V = Ik × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

De spanning tussen twee punten is dus gelijk 60 V .

Voorbeeld 3: Zoek de stroom die door de geleider gaat en 20 volt trekt, terwijl het opgenomen vermogen 60 watt is.

Oplossing:

Volgens Ohm's P = VI

Gegeven P = 60 watt, V = 20 volt

⇒ Ik = P/V
⇒ IK = 60/20
⇒ Ik = 3 A

De stroom die door de geleider vloeit, is dus gelijk 3 A

Voorbeeld 4: Een batterij van 6 V wordt aangesloten op de lamp met weerstand 4 Ω. Zoek de stroom die door de lamp gaat en de kracht van het circuit.

Oplossing:

Gegeven,
V=6V
R = 4Ω

We weten dat,

V = IR (wet van Ohm)

⇒ 6 = 4R

⇒ Ik = 6 ÷ 4 = 1,5 A

⇒ Ik = 1,5 A

De stroom die door de lamp vloeit, is dus 1,5 A

Voor de kracht van het circuit

P = VI

⇒ P = (6)(1,5)

⇒ P = 9 watt

Het vermogen van het circuit is dus 9 watt.

Veelgestelde vragen over de wet van Ohm

Vraag 1: Wat is de wet van Ohm?

Antwoord:

Volgens de wet van Ohm is de stroom die door de geleider gaat direct evenredig met het potentiaalverschil aan het uiteinde van de geleider, als de temperatuur en de andere fysieke omstandigheden niet veranderen.

Vraag 2: Wie heeft de wet van Ohm ontdekt?

Antwoord:

De Duitse natuurkundige Georg Simon Ohm was de eerste die de wet van Ohm uitlegde. Hij stelde dat de stroom die door de geleider gaat recht evenredig is met de aangelegde spanning.

Vraag 3: Is de wet van Ohm universeel toepasbaar?

Antwoord:

De wet van Nee Ohm is geen universele wet, aangezien deze niet op alle elektrische circuits van toepassing is.

• De circuits die aan de wet van Ohm voldoen, worden Ohmse circuits genoemd
• De circuits die niet aan de wet van Ohm voldoen, worden niet-ohmse circuits genoemd

Vraag 4: Wanneer werd de wet van Ohm ontdekt?

Antwoord:

De wet van Ohm werd voor het eerst vermeld door Georg Simon Ohm in zijn boek The Galvanic Chain, Mathematical Edited in het jaar 1827.

Vraag 5: Wat is de eenheid van verzet?

Antwoord:

De SI-eenheid van weerstand is Ohm. Het wordt aangegeven met Ω.

c# datumtijd

Vraag 6: Wat is de dimensionele formule voor weerstand?

Antwoord:

De maatformule voor weerstand is [M¹L²T^-3I^-2]

Vraag 7: Waarom is de wet van Ohm niet van toepassing op halfgeleiders?

Antwoord:

Halfgeleidende apparaten zijn niet-lineair van aard, waardoor de wet van Ohm er niet op van toepassing is. Dit geeft aan dat de spanning-stroomverhouding niet constant blijft wanneer de spanning varieert.

Vraag 8: Wanneer faalt de wet van Ohm?

Antwoord:

Het gedrag van halfgeleiders en unilaterale apparaten zoals diodes definieert de wet van Ohm. Als fysieke factoren zoals temperatuur en druk niet constant worden gehouden, levert de wet van Ohm mogelijk niet de beoogde effecten op.