De wet van Ohm is een formule die wordt gebruikt om de relatie te berekenen tussen elektrische spanning, elektrische stroom en weerstand in een stroomkring.
Voor mensen die leren over elektronica is de wet van Ohm, U = I x R, net zo belangrijk als de relativiteitstheorie van Einstein (E = mc²) is voor natuurkundigen.
U = I x R
Uitgeschreven betekent dit spanning = stroom x weerstand, of volt = amp x ohm of V = A x Ω.
De wet van Ohm, die vernoemd is naar de Duitse natuurkundige Georg Ohm (1789-1854), heeft betrekking op de belangrijkste grootheden in stroomkringen:
| Grootheid | Symbool voor de weg van Ohm | Meeteenheid (afkorting) | Rol in stroomkringen | Mocht u het zich afvragen: |
|---|---|---|---|---|
| Spanning | E | Volt (V) | Druk die de doorstroming van elektronen activeert | U = urgere (Latijn voor 'voortdrijven') |
| Stroom | I | Ampère, amp (A) | Snelheid van de elektronendoorstroming | I = intensiteit |
| Weerstand | R | Ohm (Ω) | Remt de doorstroming | Ω = Griekse letter omega |
Als twee van deze waarden bekend zijn, kunnen technici de wet van Ohm gebruiken om de derde te berekenen. De piramide kan als volgt worden veranderd:
Als de spanning (U) en stroom (I) bekend zijn en u wilt de weerstand (R) berekenen, kruist u de R in de piramide door en rekent u de overgebleven vergelijking uit (zie de eerste piramide, helemaal links, hierboven).
Opmerking: de weerstand kan niet worden gemeten bij een stroomkring in bedrijf. De wet van Ohm is dan vooral nuttig als deze moet worden berekend. Het is niet nodig om de stroomkring uit te schakelen om de weerstand te meten, want met behulp van de bovenstaande variatie op de wet van Ohm kan een technicus R berekenen.
Als de spanning (U) en weerstand (R) bekend zijn en u wilt de stroom (I) berekenen, kruist u de I in de piramide door en rekent u de overgebleven vergelijking uit (zie de middelste piramide hierboven).
Als de stroom (I) en weerstand (R) bekend zijn en u wilt de spanning (U) berekenen, vermenigvuldigt u de twee waarden onder in de piramide met elkaar (zie de derde piramide, helemaal rechts, hierboven).
Probeer eens enkele voorbeeldberekeningen voor een eenvoudige seriële stroomkring met één spanningsbron (batterij) en weerstand (lampje). In elk voorbeeld zijn twee waarden bekend. Gebruik de wet van Ohm om de derde te berekenen.
Voorbeeld 1: Spanning (U) en weerstand (R) zijn bekend.
Wat is de stroom in de stroomkring?
I = U/R = 12 V/6 Ω = 2 A
Voorbeeld 2: Spanning (U) en stroom (I) zijn bekend.
Wat is de door het lampje veroorzaakte weerstand?
R = U/I = 24 V/6 A = 4 Ω
Voorbeeld 3: Stroom (I) en weerstand (R) zijn bekend. Wat is de spanning?
Wat is de spanning in de stroomkring?
U = I x R = (5 A)(8 Ω) = 40 V
Toen Ohm in 1827 zijn formule publiceerde, was zijn belangrijkste conclusie dat de hoeveelheid elektrische stroom die door een geleider stroomt recht evenredig is met de spanning waaraan deze onderhevig is. Met andere woorden: er is één volt druk nodig om één ampère stroom door één ohm weerstand te duwen.
Wat kan men valideren met de wet van Ohm
De wet van Ohm kan worden gebruikt ter validatie van de statische waarden van stroomkringcomponenten, stroomniveaus, spanningstoevoer en spanningsdalingen. Als een meetinstrument bijvoorbeeld een hogere stroommeting waarneemt dan normaal, kan dit betekenen dat de weerstand is afgenomen of dat de spanning is toegenomen, waardoor een hoogspanningssituatie wordt veroorzaakt. Dit kan duiden op een probleem in de voeding of met de stroomkring.
In gelijkstroomkringen (DC) kan een lagere stroommeetwaarde dan normaal betekenen dat de spanning is afgenomen of dat de stroomkringweerstand is toegenomen. Mogelijke oorzaken voor toegenomen weerstand zijn slechte of losgeraakte verbindingen, corrosie en/of beschadigde onderdelen.
Belastingen in een stroomkring nemen elektrische stroom af. Belastingen kunnen allerlei componenten zijn: kleine elektrische apparaten, computers, huishoudelijke apparatuur of een grote motor. De meeste van deze componenten (belastingen) zijn voorzien van een typeplaatje of informatiesticker. Hierop staan de veiligheidscertificering en verschillende referentienummers aangegeven.
Technici raadplegen de typeplaatjes van componenten om te weten te komen wat de standaard spannings- en stroomwaarden zijn. Als een technicus er bij het meten achter komt dat de digitale multimeter of stroomtang andere waarden registreert dan de gebruikelijke waarden, kan hij/zij de wet van Ohm gebruiken om vast te stellen welk deel van de stroomkring niet goed werkt en wat daar de oorzaak van kan zijn.
De basiskennis over stroomkringen.
Zoals alles zijn stroomkringen opgebouwd uit atomen. Atomen bestaan weer uit subatomische deeltjes:
- Protonen (met een positieve elektrische lading)
- Neutronen (geen lading)
- Elektronen (met een negatieve lading)
Atomen worden bij elkaar gehouden door de aantrekkingskrachten tussen de kern van het atoom en de elektronen in de buitenlaag. Als atomen in een stroomkring worden blootgesteld aan spanning, gaan ze zich opnieuw formeren en oefenen hun onderdelen een aantrekkingspotentiaal uit dat bekend staat als een potentiaalverschil. Losse elektronen met een onderlinge aantrekkingskracht bewegen zich richting protonen, waardoor een elektronendoorstroming (stroom) ontstaat. Elk materiaal in de stroomkring dat deze stroom hindert, wordt beschouwd als weerstand.
Referentie: Digital Multimeter Principles door Glen A. Mazur, American Technical Publishers.