Ohms Lov | Hvordan spænding, strøm og modstand hænger sammen

I 1827 formulerede fysiker og matematikeren Georg Simon Ohm, hvad vi i dag kender som Ohms lov. Den kan groft sagt betegnes som ”grundloven” for elektricitet og elektronik. Ohms Lov giver er sammenhængen mellem spændingen V den kraftkilde der bringer en strøm I af elektroner til at bevæge sig i en given retning med modstanden R som proportionalitet.  

Da elektronikkens verden er meget international, har kært barn mange navne. Eksempelvis kaldes spændingen V på dansk for spænding hvorimod på engelsk kaldes det voltage. Ligeledes når der beregnes med variablen spænding/voltage kan flere formel symboler bruges. I tabellen ses en sammenholdelse af den danske og engelske betegnelser og samtidig også symbol og formel bogstaver man bruger i beregninger.

OHMS LOV BASERET PÅ TO UDSAGN

  • Modstanden R er uafhængig af spændingen V
  • Sammenhængen mellem spændingen V og strømmen gennem en modstand R er lineær.

Ud fra disse udsagn kan man blot kende to af de fire variabler, for at kunne udlede de to andre.

OHM HJUL

For at kunne udlede to ubekendte variable kan man bruge ohm hjulet til at beregne de to variable man ikke kender. Ohm hjulet findes i mange versioner hvor der enten er brugt symboler eller formel bogstaver til at repræsenterer de fire variable. De kan alle sammen det samme, det er blot at vælge det hjul man føler sig mest tilpas med.


Ohm hjulet er delt op i fire kvadranter, som hver især udgør forskellige måder hvorpå man kan beregne den centrale variabel. Lad os tage et par eksempler.

Øvre venstre kvadrant bruges til at beregne effekten W. Hvilket kan gøres på tre følgende måder:

 

Såfremt man kender to variable kan effekten P beregnes. Hvis vi får opgivet en spænding V på 5V og en strøm A på 1,2A. Vil vi kunne beregne effekten der bliver afsat. Her anvendes følgende formel:

Der findes mange ohm hjul beregnere på nettet:
Ohms Law Calculator

Også nogle der giver en god læring og forståelse undervejs:
https://phet.colorado.edu/sims/html/ohms-law/latest/ohms-law_da.html

SPÆNDING V

Spændingen er bestemt af hvor meget energi vi smider bag i vores elektroner, det kan med andre ord ses som det tryk man påfører elektronerne. En spænding presser en strøm gennem en ledning, hvor modstanden holder flowet af strømmen i skak.

V = volt, for en stor mængde spænding (1,000 V)
mV = millivolt, en tusindedel spænding (0,001 V)
myV = mikrovolt, en milliontedel spænding (0,000001 V)

STRØM A

Strøm er den hastighed, hvormed elektroner strømmer forbi et punkt i et komplet kredsløb. Hvis der strømmer 1 ampere forbi et givent punkt svarer det til 1 coulomb elektroner i sekundet - det er 6,24 milliarder (6,24 *10^18) elektroner.

Som nævnt i tabellen bruges symboler til at beskrive størrelsen

A = ampere, for en stor mængde strøm (1,000 A)
mA = milliampere, en tusindedel ampere (0,001 A)
myA = milliampere, en milliontedel ampere (0,000001 A)

MODSTAND R

Er betegnelsen for hvor svært det er for strømmen at passere en leder, ved en given spænding. Jo større værdi modstanden har jo mindre strøm kan passere. På billedet under ses en ganske almindelig modstand som bruges til stort set alle slags projekter på fumlebræt og veroboard.

EFFEKT P

Der afsættes energi i en modstand som følge af opbremsningen af elektronerne og det varmer modstanden op. Det kan ses på billedet at strømmen sveder på billedet, det er hårdt at klemme sig igennem. Den afsatte effekt P er givet ved den afsatte energi pr. tidsenhed der beregnes som produktet af den aktuelle værdi af strøm I og spændingsfald U.

Ofte glemmer man at tage hensyn til den afsatte effekt i en komponent og det opdager man så ved at ens kredsløb sender røgsignaler op når der over et tidsrum er afsat tilstrækkelig energi til at varme modstanden op til destruktion. Modstande til overflade montage er begrænset til en effekt på max 0,250 W og lavere endnu for de mindste modstande.

EKSEMPEL

Nedenstående eksempel får vi givet en spænding V på 5V og modtandens værdi på 400 Ω. Vi kan nu vha enten ohm hjulet eller beregneren på nettet finde strømmen men også den effekt der bliver afsat. Lad os starte med at beregne strømmen:

Da vi nu kender tre ud af fire variable i vores kredsløb kan alle tre formler for effekten bruges. Jeg prøver her at bruge en af de formler for vi anvender den for nyligt beregnede strøm.

Den beregnede effekt er altså den effekt der afsættes i modstanden. Som nævnt tidligere er en modstand anvendt til fumlebræt og veroboard ofte rated til max  0,250W. Sådan en beregning vi har lavet er altid god at gøre sig,  for at sikre man ikke presser/ødelægger sine komponenter.

BYG SELV PÅ NETTET

Her kan man selv bygge små kredsløb og se sammenhængen mellem fire variable: spænding V, ampere A, modstand Ω og effekt P:

‪KredslØbs-konstruktion: DC‬ (colorado.edu)

Skriv kommentar!

Relevante produkter

TS100 digital loddekolbeTS100 digital loddekolbe
TS100 digital loddekolbe
Tilbudspris Fra 599,00 kr
9 på lager
TS80P USB-C Loddekolbe kitTS80P USB-C Loddekolbe kit
TS80P USB-C Loddekolbe kit
Tilbudspris 899,00 kr
Udsolgt :(
Luksus kolberenserLuksus kolberenser
Luksus kolberenser
Tilbudspris 89,00 kr
12 på lager