Ohms lov

Ohms lov beskriver sammenhængen mellem elektrisk spænding, modstand og strømstyrke (strøm). Ohms lov er ikke en egentlig fysisk lov, da forholdene den beskriver kun gælder for visse materialer.

Størrelsen af elektrisk strøm fortæller os, hvor mange elektroner der bevæger sig per sekund. Hvis man sammenligner elektricitet med en flod vil den elektriske strøm være, hvor meget vand der flyder igennem floden.

Elektrisk spænding og elektrisk modstand hænger logisk sammen. Modstand fortæller os hvor meget materialet, elektriciteten bevæger sig i, bremser strømmen. Og spændingen er den kraft, der skal til for at flytte den strøm, der går igennem kredsløbet. Bruger vi flod-eksemplet, vil modstanden afhænge af hvor strømmen bevæger sig. Jo flere forhindringer og sving floden har jo mere bliver strømmen bremset. Spændingen er så det tryk vandet har, eller den kraft, der skubber vandet nok til at strømmen kan komme igennem. Hvis floden eksempelvis flyder nedad et bjerg vil tyngdekraften skubbe den ned og give den ekstra spænding.

Hvad er Ohms lov?

Ohms lov siger at elektrisk spænding (U) er lig modstand (R) gange strømstyrke (I). Ohms lov ser på en formel således ud:

U = R \cdot I

Den elektriske spænding har symbolet U. Spænding måles normalt i volt (V).

Den elektrisk modstand har symbolet R. Modstand måles normalt i Ohm (O).

Den elektriske strøm(styrke) har symbolet I. Strøm måles normalt i ampere (A). 

Man kan også skrive formlen for Ohms lov som:

R = \frac{U}{I}

eller:

I = \frac{U}{R}

Denne lov om sammenhængen mellem modstand, elektrisk spænding og strømstyrke kaldes også for Ohms 1. lov.

Det ses af omskrivningen at modstanden R målt i ohm, er lig med spænding i volt divideret med strømstyrke i ampere.

\text{ohm} = \frac{\text {volt}}{\text {ampere}}

Når man tænker på strøm som en flod, er ohms lov helt lige til. Den spænding en flod har, den kraft den flyder med, bestemmes af hvor meget vand, der flyder igennem den (strøm). Jo mere strøm jo mere spænding. Hvis floden får mere modstand, vil det også kræve mere spænding at få strømmen igennem. Derfor er spændingen lig modstanden gange strømmen. Hvis spændingen forbliver den samme, vil mere modstand betyde at mindre strøm kan løbe igennem.

En anden måde at huske ohms lov er ved følgende figur:


Ohms lovs trekant.

I denne trekant betyder den indre vandrette linje division og den lodrette linje betyder multiplikation. Så hvis vi er interesseret at beregne R ved ohms lov, finder vi R i trekanten og ser på de to resterende felter. Vi har U over I, altså er R lig U divideret med I. På denne måde kan man finde alle tre versioner af ohms lov.

Når man har et kredsløbs strøm og spænding, kan man definere dets effekt (P). Effekt er lig spænding gange strøm. På en formel ser det således ud:

P = U \cdot I

Effekt måles i watt og fortæller os, hvor meget energi der flyttes per tidsenhed.

Ohms 2. lov

Ohms 2. lov beskriver en bestemt situation, hvor man har en spændingskilde, som er i en hviletilstand med en såkaldt hvilespænding. Denne spænding kommer fra en indre modstand i spændingskilden. Når man bruger spændingskilden til at tænde et elektrisk apparat, udsættes den for en ydre modstand. Når man ganger den ydre modstand med strømmen, får man den såkaldte polspænding.

U_{pol} = U_0 - R_i \cdot I = R_y \cdot I

En sådan spændingskilde kunne være et almindeligt batteri. Når batteriet ikke bliver brugt har det en hvilespænding. Når det bliver tilsluttet en modstand løber der en spænding mellem de to poler (plus og minus), som er lig den ydre spænding gange med strømmen.

Eksempel 1

Vi har et kredsløb med en pære, der har en strøm på 2 A (ampere) og 15 V (volt) spænding. Vi er interesseret i at finde kredsløbets modstand.

Vi ved at modstand er lig spænding divideret med strømstyrke.

R = \frac{15 V}{2 A} = 7,5 O

Kredsløbet har altså en modstand på 7,5 ohm.

Eksempel 2

Vi har i dette eksempel en elektrisk motor, som har en modstand på 0,2 kiloohm. Motoren bliver tilsluttet en spænding på 220 volt. Vi udregner strømstyrken:

I = \frac{220 V}{200 O} = 1,1 A

Der løber altså en strøm på 1,1 ampere gennem kredsløbet. Vi udregner nu effekten:

P = 220 V \cdot 1,1 A = 242 W

Motoren bruger altså 242 watt.

Eksempel 3

Vi har en 60 watt pære, som sættes til en 12 volt spænding. Vi vil finde pærens modstand. For at finde modstanden skal vi først finde strømstyrken:

P = U \cdot I \Leftrightarrow I = \frac{P}{U}

I = \frac{60 W}{12 V} = 5 A

Når man har beregnet strømstyrken i ampere, kan man beregne pærens modstand.

R = \frac{12 V}{5 A} = 2,4 O

Pæren har altså en modstand på 2,4 ohm.

Eksempel 4

Vi har et batteri der tilsluttes et apparat, som bruger 1,5 ampere og har en modstand på 6 ohm. Vi udregner nu polspændingen:

U_{pol} = 6 \; O \cdot 1,5 A = 9 V

Polspændingen er altså 9 volt.

Se også fysik-formelsamlingen hvor du kan finde mange flere formler.