Ohms lov

Ohms lov beskriver sammenhengen mellom elektrisk spenning, motstand og strømstyrke (strøm). Den sier noe om forholdet mellom spenningen og strømmen som beveger seg gjennom et materiale. De fleste elektriske kretser følger Ohms lov, men det hender vi ikke kan bruke den. Ohms lov er ikke egentlig en fysisk lov, siden forholdene den beskriver bare gjelder for visse materialer.

Hva er Ohms lov?

Ohms lov sier at elektrisk spenning (U) er lik motstand (R) ganger strømstyrke (I). Spenningen er den kraften som skal til for å flytte strømmen gjennom et kretsløp. Motstanden forteller oss hvor meget materialet elektrisiteten beveger seg gjennom bremser strømmen. Strømstyrken forteller oss hvor mange elektroner som beveger seg per sekund. Elektrisk spenning og elektrisk motstand henger nært sammen.

Ohms lov forklaring

For å illustrere Ohms lov, kan man sammenligne elektrisitet med en elv. La oss si at spenningen en elv har, er det trykket vannet har. Trykket, eller kraften elven flyter med, bestemmes av hvor mye vann som renner gjennom den. Det er den kraften som skyver vannet fremover. Jo mere vann, jo mere spenning. Hvis elven får motstand, vil det kreve mer spenning for å føre vannet videre.  Motstanden avhenger av hvor vannet beveger seg. Jo flere hindringer og svinger elven har, jo mere blir vannet bremset. Og hvis elven for eksempel flyter nedover et fjell, vil tyngdekraften trekke vannet nedover og gi ekstra spenning.

Ohms lov formler

Den grunnleggende formelen for Ohms lov ser slik ut:

Den elektriske spenningen har symbolet U. Spenning måles normalt i volt (V).

Den elektriske motstanden har symbolet R. Motstand måles normalt i Ohm (O).

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

Ohms lov innebærer at vi kan regne ut en av de tre størrelsene hvis vi har de to andre. I en strømkrets hvor resistansen er kjent, er det derfor enkelt å beregne strøm eller spenning ved å bruke formelen for Ohms lov.

Man kan også skrive formelen for Ohms lov som:

eller:

Denne grunnleggende loven om sammenhengen mellom motstand, elektrisk spenning og strømstyrke kalles også for Ohms 1. lov.

Det fremgår av formelen at motstanden R målt i ohm er lik spenning i volt dividert med strømstyrke i ampere.

En annen måte å huske Ohms lov, er ved følgende figur:

Ohms lovs trekant.

I denne trekanten betyr den indre vannrette linjen divisjon, og den loddrette linjen betyr multiplikasjon. Så hvis vi er interessert i å beregne R ved Ohms lov, finner vi R i trekanten og ser på de to resterende feltene. Vi har U over I, altså er R lik U dividert med I. På denne måten kan man finne alle de tre versjonene av Ohms lov med kalkulator ved å legge inn to av verdiene.

Når man kjenner et kretsløps strøm og spenning, kan man definere dets effekt (P). Effekt er lik spenning ganger strøm. I en formel ser det slik ut:

Effekt måles i watt, og forteller oss hvor mye energi som flyttes per tidsenhet.

Ohms 2. lov

Ohms 2. lov beskriver en bestemt situasjon hvor man har en spenningskilde som er i en hviletilstand med en såkalt hvilespenning. Denne spenningen kommer fra en indre motstand i spenningskilden. Når man bruker spenningskilden til å skru på et elektrisk apparat, utsettes den for en ytre motstand. Når man ganger den ytre motstanden med strømmen, får man den såkalte polspenning.

En slik spenningskilde kunne være et alminnelig batteri. Når batteriet ikke blir brukt, har det en hvilespenning. Når det blir tilsluttet en motstand, går det en spenning mellom de to polene (pluss og minus) som er lik den ytre spenningen ganget med strømmen.

Eksempel 1

Vi har et kretsløp med en lyspære som har en strøm på 2 A (ampere) og 15 V (volt) spenning. Vi ønsker å finne kretsløpets motstand.

Vi vet at motstand er lik spenning dividert med strømstyrke.

Kretsløpet har altså en motstand på 7,5 ohm.

Eksempel 2

I dette eksempelet har vi en elektrisk motor som har en motstand på 0,2 kilo-ohm. Motoren blir tilsluttet en spenning på 220 volt. Vi beregner strømstyrken slik:

Det går altså en strøm på 1,1 ampere gjennom kretsløpet. Vi regner nå ut effekten:

Motoren bruker 242 watt.

Eksempel 3

Vi har en 60 watt lyspære som kobles til en 12 volt spenning. Vi ønsker å finne lyspærens motstand. For å finne motstanden, må vi først finne strømstyrken:

Når man har beregnet strømstyrken i ampere, kan man beregne lyspærens motstand.

Lyspæren har altså en motstand på 2,4 ohm.

Eksempel 4

Vi har et batteri som kobles til et apparat som bruker 1,5 ampere og har en motstand på 6 ohm. Vi beregner nå polspenningen:

Polspenningen er altså 9 volt.