Weerstandstutorial Bevat:
Wat is weerstand Ohms wet Weerstandsvermogen Weerstandstabel voor veel voorkomende materialen Weerstandstemperatuurcoëfficiënt Elektrische geleidbaarheid Series & parallelle weerstanden Parallelle weerstanden tabel Parallelle weerstanden rekenmachine
De wet van Ohms is een van de meest fundamentele en belangrijke wetten voor elektrische en elektronische schakelingen. Het relateert stroom, spanning en weerstand voor een lineair apparaat, zodanig dat als twee bekend zijn, de derde kan worden berekend.
Want stroom, spanning en weerstand zijn drie van de belangrijkste circuit grootheden, betekent dit dat de Wet van Ohm is ook immens belangrijk.
De Wet van Ohm wordt gebruikt binnen alle takken van elektrische en elektronische wetenschap. Zij wordt gebruikt voor het berekenen van de waarde van weerstanden die in schakelingen nodig zijn, en zij kan ook worden gebruikt voor het bepalen van de stroom die in een stroomkring vloeit, waarbij de spanning gemakkelijk over een bekende weerstand kan worden gemeten, maar meer dan dit, de Wet van Ohm wordt gebruikt in een enorm aantal berekeningen in alle vormen van elektrische en elektronische schakelingen – in feite overal waar stroom vloeit.
De ontdekking van de Wet van Ohm
Er is een wiskundige relatie die stroom, spanning en weerstand met elkaar in verband brengt. Een Duitse wetenschapper genaamd Georg Ohm voerde vele experimenten uit in een poging om een verband tussen deze drie aan te tonen. In de tijd dat hij zijn experimenten uitvoerde, bestonden er nog geen meters zoals wij die vandaag de dag kennen.
Alleen na veel moeite en bij de tweede poging slaagde hij erin te bedenken wat wij vandaag kennen als de Wet van Ohm.
Note over Georg Ohm:
Georg Ohm werd in 1879 geboren in Erlangen, ongeveer 50 mijl ten noorden van München. Hij werd een van de mensen die veel onderzoek deden naar de nieuwe wetenschap op het gebied van elektriciteit en ontdekte de relatie tussen spanning en stroom in een geleider – deze wet wordt nu de Wet van Ohm genoemd, ter ere van het werk dat hij deed.
Lees meer over Georg Ohm.
Wat is de Wet van Ohm precies?
De Wet van Ohm beschrijft de manier waarop stroom door een materiaal stroomt wanneer verschillende spanningsniveaus worden toegepast. Sommige materialen, zoals elektrische draden, bieden weinig weerstand tegen de stroom en dit soort materiaal wordt een geleider genoemd. Als deze geleider bijvoorbeeld recht tegenover een batterij wordt geplaatst, zal er veel stroom vloeien.
In andere gevallen kan een ander materiaal de stroom belemmeren, maar toch nog enige stroom toelaten. In elektrische circuits worden deze componenten vaak weerstanden genoemd. Weer andere materialen laten vrijwel geen stroom door en deze materialen worden isolatoren genoemd.
Ohm keek naar de manier waarop stroom vloeide in verschillende materialen en hij was in staat om zijn wet te ontwikkelen die we nu de Wet van Ohm noemen.
Om een eerste idee te krijgen van wat er gebeurt, is het mogelijk om de elektrische situatie te vergelijken met die van waterstroming in een pijp. De spanning wordt voorgesteld door de waterdruk in de pijp, de stroom wordt voorgesteld door de hoeveelheid water die door de pijp stroomt, en tenslotte is de weerstand het equivalent van de grootte van de pijp.
Het is voor te stellen dat hoe breder de pijp is, hoe meer water er zal stromen. De reden hiervoor is dat het gemakkelijker is om meer water door een bredere pijp te laten stromen dan door een smallere – de smallere pijp biedt meer weerstand tegen de waterstroom. Ook als er meer druk in e pijp is, zal er voor dezelfde pijp meer water stromen.
Ohm stelde vast dat voor normale materialen, verdubbeling van de spanning de stroom verdubbelt voor een gegeven component. Verschillende materialen of dezelfde materialen met verschillende vormen zullen een verschillende weerstand tegen de stroom hebben.
De definitie van de Wet van Ohm
De Wet van Ohm stelt dat de stroom in een stroomkring recht evenredig is met het toegepaste potentiaalverschil en omgekeerd evenredig met de weerstand in de stroomkring.
Met andere woorden, als de spanning over een stroomkring wordt verdubbeld, zal de stroom ook verdubbelen. Als echter de weerstand wordt verdubbeld, zal de stroom met de helft afnemen.
In deze wiskundige relatie wordt de eenheid van weerstand gemeten in Ohms.
De formule of vergelijking van de wet van Ohm
De formule of vergelijking van de wet van Ohm is heel rechtlijnig.
De wet van Ohm kan wiskundig worden uitgedrukt:
Waar:
V = spanning uitgedrukt in Volt
I = stroom uitgedrukt in Ampère
R = weerstand uitgedrukt in Ohm
De formule kan zo worden gemanipuleerd dat als er twee grootheden bekend zijn, de derde kan worden berekend.
Wet van Ohm driehoek
Om de formule te helpen onthouden is het mogelijk een driehoek te gebruiken met één zijde horizontaal en de piek aan de top als een piramide. Dit wordt ook wel de wet van Ohm-driehoek genoemd.
In de bovenhoek van de wet van Ohm staat de letter V, in de linkerhoek de letter I, en in de rechterbenedenhoek R.
Om de driehoek te gebruiken bedek je de onbekende grootheid en dan en bereken je die uit de andere twee. Als ze op één lijn liggen, worden ze vermenigvuldigd, maar als de ene op de andere ligt, moeten ze worden gedeeld. Met andere woorden als de stroom moet worden berekend, wordt de spanning gedeeld door de weerstand, dus V/R enzovoort.
Als de spanning moet worden berekend, wordt deze gevonden door de stroom te vermenigvuldigen met de weerstand, dus I x R.
Berekeningsvoorbeeld van de wet van Ohms
Als een spanning van 10 volt over een weerstand van 500 ohm wordt gezet, bepaal dan de hoeveelheid stroom die zal vloeien.
Kijkend naar de Ohms-wet-driehoek is de stroom de onbekende, waarbij de spanning en weerstand de bekende waarden zijn.
Op deze manier wordt de stroom gevonden door de spanning te delen door de weerstand.
Voorbeeld 2
Op een vergelijkbare manier is het mogelijk de wet van Ohm te gebruiken om de weerstand te vinden als de stroom en de spanning bekend zijn. Neem bijvoorbeeld een spanning van 10 volt, en een stroom van 0,1A. Met behulp van de wet van Ohm driehoek is te zien dat:
Voorbeeld 3
De andere combinatie is dat als de weerstand en de stroom bekend zijn, het mogelijk is om de te verwachten spanning over de weerstand te berekenen. Neem het voorbeeld van een afstand van 250 Ω waar een stroom van 0,1 A doorheen stroomt, dan kan de spanning als volgt worden berekend:
Lineaire grafiek
Het is te zien dat als de spanning en de stroom worden uitgezet voor een vaste weerstand of een lengte draad, enzovoort, er een lineaire curve zou zijn.
Het is te zien dat bij verdubbeling van de spanning de stroom die door het betreffende circuitelement gaat verdubbelt.
Op de grafiek zijn twee lijnen te zien, één voor een hogere weerstand – deze vereist dat er meer spanning wordt toegepast voor een bepaalde stroom die vloeit. Deze moet dus een hogere weerstand hebben. Omgekeerd laat de curve voor de lagere weerstand een component zien die een lagere spanning nodig heeft voor een gegeven stroom.
Niet-lineaire componenten
De wet van Ohm in zijn basisvorm, waarbij een verdubbeling van de spanning resulteert in een verdubbeling van de stroom, geldt voor lineaire componenten zoals gewone weerstanden. Sommige componenten zoals diodes hebben niet-lineaire krommen waarbij de weerstand wordt beïnvloed door de toegepaste spanning.
De wet van Ohm is een van de meest elementaire concepten binnen de elektrische en elektronische techniek. Het concept dat een voorwerp een bepaalde weerstand heeft die bepaalt hoeveel stroom er doorheen gaat bij een bepaalde spanning, is de sleutel tot de werking van vrijwel alle schakelingen.
Meer basisbegrippen:
Voltage Stroom Weerstand Capaciteit Energietransformatoren RF-ruis Decibel, dB Q, kwaliteitsfactor
Terug naar menu Basisbegrippen . . .