Ohms lov

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
Modstand R med en vis strøm igennem sig I og en vis spænding over sig V = U. Den afsatte effekt i modstanden R er P.


Elektromagnetisme
VFPt Solenoid correct2.svg
Elektricitet  Magnetisme

Ohms lov er en empirisk lov, der giver sammenhængen mellem elektrisk strøm (I), elektrisk spænding (U) og fænomenet elektrisk modstand (R) for en stor gruppe stoffer. Betegnelsen lov er misvisende, da udtrykket ikke gælder generelt.

Baggrund og formler[redigér | redigér wikikode]

Ohms lov er navngivet efter fysikeren og matematikeren Georg Simon Ohm, der var den første, som systematisk undersøgte forskellige materialers modstand. Hans resultater blev publiceret i Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet fra 1827.

I ord udtrykker Ohms lov, at der for en stor gruppe af materialer gælder følgende to ækvivalente udsagn:

  1. Modstanden R er uafhængig af spændingen U.
  2. Sammenhængen mellem spændingen U over og strømmen igennem I en modstand R er lineær.

I symboler skrives dette:

U = R \cdot I

Endvidere kan elektrisk effekt (P) afsat i en modstand skrives:

P = U \cdot I

Ved at kombinere disse to formler kan man få følgende sammenhænge

U = R \cdot I = {P \over I} = \sqrt{R \cdot P}
P = U \cdot I = {U^2 \over R} = R \cdot I^2
I = {U \over R} = {P \over U} = \sqrt{{P \over R}}
R = {U \over I} = {P \over I^2} = {U^2 \over P}

Hvis man altså blot kender to af disse fire variable, kan man udlede de to andre.

Typiske stoffer, der følger Ohms lov er metaller og urent kulstof. Superrent krystallinsk kulstof er en halvleder.

Kulstofmodstande følger derfor Ohms lov, og kaldes for lineære kredsløbselementer.

Typiske eksempler på komponenter, der ikke følger Ohms lov, er dioder. For en diode gælder den såkaldte diodekarakteristik, og sammenhængen mellem påtrykt spænding og resulterende strømstyrke er ikke lineær.

Foruden ohmsk modstand, der er en materialeegenskab, findes der også en vekselstrømsmodstand, impedans. Dette fænomen optræder for spoler og kondensatorer. De magnetiske og elektrostatiske felter, der frembringer denne effekt, optræder også i ledninger og kulmodstande. Det medfører, at hvis man påtrykker vekselspænding på disse kredsløbselementer, så vil der optræde spole- og kondensatorvirkning i dem, og de følger ikke længere Ohms lov.

Ohms lov med komplekse tal[redigér | redigér wikikode]

Hvis man påtrykker vekselspænding på en spole eller en kondensator, vil der ikke være en lineær sammenhæng mellem spænding og strømstyrke, hvis man betragter disse variable som funktion af tiden. Hvis man derimod betragter dem som en funktion af frekvensen for den påtrykte spænding, så kan man definere en vekselstrømsmodstand, impedans, der er konstant for en given frekvens. Man kan da betragte spoler og kondensatorer som lineære kredsløbselementer og vælge at sige, at de følger Ohms lov. Vekselstrømskredsløb beskrives bekvemt ved at bruge komplekse tal.

Generelle kredsløbsudtryk[redigér | redigér wikikode]

De generelle udtryk, der gælder for alle elektriske kredsløb, er Kirchhoffs strøm- og spændingslov:

  1. Summen af strømme til et knudepunkt er lig summen af strømme fra et knudepunkt.
  2. Summen af potentialændringer i et kredsløb er 0.

Disse to love udtrykker henholdsvis ladnings- og energibevarelse.

Almindelige misforståelser og forældede betegnelser[redigér | redigér wikikode]

Det er en almindelig misforståelse, at Ohms lov har generel gyldighed. Dette er ikke tilfældet, som forklaret i indledningen. De generelle kredsløbsudtryk er Kirchhoffs love. I visse fysiklærebøger for gymnasiet omtales noget, der kaldes Ohms 2. lov, Ohms udvidede lov o.l. Disse udtryk anvendes ikke i standardværker om fysik og elektrisk kredsløbslære, da de primært har historisk interesse. Elektriske spændingskilder, herunder batterier, beskrives fuldt ud ved Ohms lov og Kirchhoffs love.

Formelbogstaverne U, R og I har deres oprindelse i de tyske ord: U = Unterschied, (spændings)forskel; R = Resistanz, modstand; I = Intensität, intensitet (strømstyrke). P er formentlig afledt af engelsk Power, effekt.

Se også[redigér | redigér wikikode]

Eksterne henvisninger[redigér | redigér wikikode]