Закон Ома Залежність струму, напруги та опору
На початку XIX століття математик, фізик і філософ Георг Саймон Ом експериментував з різними матеріалами. Серед іншого, він дослідив матеріали щодо їх електропровідності і виявив, що не кожен матеріал проводить електрику однаково добре, наприклад, що мідь транспортує електроенергію краще, ніж сталь. Ом також виявляє, що короткі та товсті кабелі несуть більше струму, ніж довгі та тонкі. Він назвав силу, що електрони перешкоджають потоку електрики, "опором", саме тому одиницю для цього назвали на його честь.
Однак він дізнався більше. До експериментів з Омами поширеною була думка, що сила струму та електрична напруга є незалежними величинами. Георг Саймон Ом, однак, визнає математичну залежність того, що залежність між силою електричного струму та пов'язаною з ним електричною напругою є постійною, і константа утворює електричний опір. Цей зв'язок, описаний Омом, є дуже важливою знахідкою і з тих пір є частиною основ електротехніки.
Ом сформулював те, що було названо на його честь Закон Ома.
- Це показує, що напруга і сила струму пропорційні. Якщо опір зростає, напруга та інтенсивність струму пропорційно зменшуються. У міру зменшення опору ці дві величини пропорційно збільшуються.
- Якщо напруга збільшується з однаковим опором, інтенсивність струму автоматично зростає і навпаки.
- Якщо напруга і струм пропорційно збільшуються або зменшуються, це, в свою чергу, нічого не змінює в опорі (постійному). При парі напруга/струм 200 вольт/10 ампер ви маєте такий же опір, як і при 20 вольт/1 ампер.
- Також може статися так, що напруга та опір збільшуються, наприклад, через зміну температури провідника внаслідок протікання струму. У цьому випадку збільшення напруги не призводить до пропорційного, але менше пропорційного збільшення струму, оскільки опір зростає. Якщо дивитись з іншого боку, напруга зростає непропорційно з ростом струму та опору.
З усіх висновків із закону Ома можна вивести такі формули:
Символами формули та відповідними одиницями є:
- R = опір з одиницею ом (Ω)
- I = сила струму в одиницях ампер (А)
- U = напруга з одиницею вольт (В)
З формул можна зробити висновок, що 1 Ом являє собою співвідношення між 1 вольт і 1 ампер (1 Ом = 1 В/1 А).
Приклад:
Напруга (U): 230 вольт
Сила струму (I): 4 ампера
Розшукується: Опір R
Розрахунок: 230: 4 = 57,50 Ом
Важливо зазначити, що закон Ома застосовується лише до резисторів, де залежність між напругою і струмом є лінійною. Такі опори також називають омічними опорами. Опір багатьох компонентів неможливо розрахувати за законом Ома, оскільки вони не мають лінійної залежності між напругою та струмом. Резистори часто мають значення, яке не залежить від напруги та струму. Ці значення можна використовувати як значення опору при розрахунках із використанням закону Ома.
Формула із зазначенням потужності та сили струму
Якщо сила струму відома, а напруга невідома, або якщо напруга відома, а сила струму - ні, для визначення потужності для розрахунку електричного опору можна використовувати наступні формули:
Приклад:
Сила струму (I): 4 ампера
Потужність (P): 920 Вт
Шукається: електричний опір R
Розрахунок: 920: (4 * 4) = 57,50 Ом