Ohm törvénye: definíció és képletek (V, I, R)
Ohm törvénye: érthető definíció és gyakorlati képletek (V, I, R) — példák, számítások és gyors szabályok áram, feszültség és ellenállás meghatározásához.
Ohm törvénye szerint egy elektromos áramkörben az ellenálláson áthaladó áram két pont között a két pont közötti feszültségkülönbséggel, és a két pont közötti elektromosellenállással függ össze. A törvényt Georg Simon Ohm német fizikus fogalmazta meg 1827-ben.
Példa) R = V I {\displaystyle R={\frac {V}{I}}}} 
Ahol I az áram amperben (A), V a potenciálkülönbség voltban (V), R pedig ohmban (Ω) mért állandó, az úgynevezett ellenállás. Az Ohm-törvény egyszerű algebrai formái:
I = V R vagy V = I R vagy R = V I {\displaystyle I={\frac {V}{R}}\quad {\text{or}}\quad V=IR\quad {\text{or}}\quad R={\frac {V}{I}}}} 
.
Mit mond pontosan az Ohm-törvény?
Az Ohm-törvény kimondja, hogy „a vezetőben folyó áram egyenesen arányos a vezető végein alkalmazott potenciálkülönbséggel, feltéve, hogy a fizikai feltételek és a vezető hőmérséklete állandó marad”. Más szóval: ha a vezető anyagi tulajdonságai és a hőmérséklet nem változnak, az áram I arányos a feszültséggel V, arányossági tényezője az ellenállás R.
Egyszerű számítási példa
- Ha egy ellenálláson V = 12 V feszültség esik, és az ellenállás R = 6 Ω, akkor az áram I = V / R = 12 / 6 = 2 A.
- Teljesítmény számítása: P = V · I = I²R = V² / R. Például a fenti értékekkel P = 12 · 2 = 24 W.
További kapcsolódó fogalmak
- Vezetőképesség (G): G = 1 / R, mértékegysége a siemens (S).
- Specifikus ellenállás (rezisztivitás, ρ): anyagi jellemző, amelyből egy egyenes vezeték ellenállása számítható: R = ρ · L / A, ahol L a vezeték hossza, A keresztmetszete.
- Ohmikus és nem ohmikus eszközök: ohmikus eszköz esetén az I–V karakterisztika egyenes; sok alkatrész (pl. ellenállások, néhány fémvezeték) közelítőleg ohmikus. Nem ohmikus viselkedést mutatnak például a diódák, tranzisztorok, fénycsövek vagy izzólámpák, amelyeknél az ellenállás változik a feszültséggel, árammal vagy hőmérséklettel.
Műszaki megfontolások és mérés
- Áram méréséhez a műszert sorba kell kapcsolni az áramkörrel; feszültség méréséhez párhuzamosan kell csatlakoztatni az alkatrészre.
- Fontos: a mérésnél használt műszer belső ellenállása befolyásolhatja az eredményt — ennek figyelembevétele különösen kis ellenállások és nagy pontosság esetén szükséges.
- Ohm-törvény csak akkor alkalmazható közvetlenül, ha a hőmérséklet és egyéb fizikai körülmények nem változnak. Erős áramok vagy nagy teljesítmény esetén az ellenállás felmelegedhet, és így megváltozik.
Gyakorlati példák
- Elektromos fogyasztók tervezése: ellenállások, fűtőbetétek, világító egységek tervezésénél fontos az Ohm-törvény és a teljesítményszámítás is.
- Hibaelemzés: ha egy áramkörben túl nagy áram folyik, az Ohm-törvény alkalmazásával meghatározható, hol lehet rövidzárlat vagy hibás alkatrész.
Biztonsági megjegyzés
Magas feszültségek és áramok mérését csak megfelelő műszerekkel és biztonsági előírások betartásával szabad végezni. Hibás mérés vagy védőfelszerelés hiánya súlyos sérüléshez vezethet.
Összefoglalásként: az Ohm-törvény alapvető kapcsolata a feszültség (V), az áram (I) és az ellenállás (R) között egyszerű, de alkalmazásának feltételeit — főleg a hőmérsékleti és anyagi állandóságot — mindig figyelembe kell venni.
Áram, feszültség és ellenállás
Feszültség
A feszültség az, hogy mennyi energia van egy áramkör két pontja között. Ez a két pont különböző töltéssel rendelkezik, az egyik magasabb, a másik alacsonyabb. E két töltéspont közötti különbség az, ahogyan a feszültséget mérjük. A "volt" mértékegység Alessandro Volta olasz fizikus nevéhez fűződik, aki megalkotta az első kémiai akkumulátort. A "V" betű a feszültséget jelöli.
Jelenlegi
Az áram azt mutatja, hogy milyen gyorsan áramlik a töltés. Minél nagyobb a töltés, annál gyorsabb az áram. Az áramnak az áramkörben áramló elektronokhoz van köze. Az áram azt méri, hogy milyen gyorsan haladnak az elektronok. Az áram mértékegysége az "amper", és általában az ember "amper"-nek írja. Az "I" betű is jelenthet áramot.
Ellenállás
Az ellenállás azt mutatja, hogy az áramkör mennyire áll ellen a töltés áramlásának. Ez biztosítja, hogy a töltés ne áramoljon túl gyorsan és ne károsítsa az alkatrészeket. Egy áramkörben a villanykörte is lehet ellenállás. Ha az elektronok átáramlanak az izzón, akkor az izzó világítani fog. Ha az ellenállás nagy, akkor a lámpa halványabb lesz. Az ellenállás mértékegysége az "Ω", amelyet omegának neveznek, és "ohm"-nak ejtik, ez az Ohm-törvény feltalálójának neve.
Hogyan függ össze az áram, a feszültség és az ellenállás?
Az áram, a feszültség és az ellenállás összefüggnek egymással, amit "Ohm törvényének" nevezünk. Ohm az "1 Ohm" ellenállás mértékegységét úgy határozza meg, mint a vezető két pontja közötti ellenállás, ahol 1 volt alkalmazása 1 ampert, vagy 6,241×10^18 elektront tol.
Keresse meg az összes értéket az áramkörben
Egy tudós például tudja, hogy a feszültség értéke 20V. Az ellenállás ismert, ami az izzóban van, 10 Ω. Most meg kell találnunk a másik ismeretlen változót, ami az áram. Ennek megoldására az Ohm-törvény képlete használható. A két ismert változóval, V(feszültség) és R(ellenállás), már csak az I(áram) változót kell megtalálni.
20V= 10Ω * I
I = 2A
Egy problémában a tudós mindig elegendő információt kap a többi érték megoldásához, az egyetlen dolog, amit egy tudósnak meg kell jegyeznie, az Ohm-törvény képlete. Ezután azt használja azzal, ami adott, hogy megoldja az ismeretlen részt. A fenti példában az áram 2 amper.
Kérdések és válaszok
K: Mi az Ohm-törvény?
V: Ohm törvénye kimondja, hogy egy elektromos áramkörben az ellenálláson áthaladó áram összefügg a feszültségkülönbséggel és a két oldal közötti elektromos ellenállással, mindaddig, amíg a vezető fizikai körülményei és hőmérséklete állandó marad.
K: Hogyan írható le Ohm törvénye?
V: Ohm törvényét háromféleképpen lehet leírni attól függően, hogy melyik változót helyezzük az egyenlőségjel bal oldalán: I = V/R, V = IR vagy R = V/I.
K: Mit jelent az I?
V: Az I az amperben kifejezett áramot jelenti.
K: Mit jelent a V?
V: A V a potenciálkülönbséget jelenti voltban kifejezve.
K: Mit jelent az R?
V: Az R az ellenállást jelenti, ohmban mérve.
Keres