De wet van Ohm

De wet van Ohm is een belangrijke regel voor het analyseren van elektrische circuits en beschrijft de relatie tussen drie belangrijke fysieke grootheden: spanning, stroom en weerstand. Het geeft aan dat de stroom evenredig is met de spanning over twee punten, waarbij de evenredigheidsconstante de weerstand is.

Ohm gebruiken's Wet

De relatie gedefinieerd door de wet van Ohm wordt in het algemeen uitgedrukt in drie equivalente vormen:

ik = V / R
R = V / ik
V = IR

met deze variabelen op een geleider tussen twee punten op de volgende manier:

• ik staat voor de elektrische stroom, in eenheden van ampères.
• V vertegenwoordigt de spanning gemeten over de geleider in volt, en
• R vertegenwoordigt de weerstand van de geleider in ohm.

Een manier om dit conceptueel te beschouwen, is dat het een stroming is, ik, stroomt over een weerstand (of zelfs over een niet-perfecte geleider, die enige weerstand heeft), R, dan verliest de stroom energie. De energie voordat deze de geleider kruist, zal daarom hoger zijn dan de energie nadat deze de geleider kruist, en dit elektrische verschil wordt weergegeven in het spanningsverschil, V, over de geleider.

Het spanningsverschil en de stroom tussen twee punten kunnen worden gemeten, wat betekent dat de weerstand zelf een afgeleide grootheid is die niet direct experimenteel kan worden gemeten. Als we echter een element in een circuit met een bekende weerstandswaarde invoegen, kunt u die weerstand samen met een gemeten spanning of stroom gebruiken om de andere onbekende hoeveelheid te identificeren.

Geschiedenis van Ohm's Wet

De Duitse natuurkundige en wiskundige Georg Simon Ohm (16 maart 1789 - 6 juli 1854 CE) deed onderzoek naar elektriciteit in 1826 en 1827 en publiceerde de resultaten die in 1827 bekend werden als de wet van Ohm. Hij kon de stroom meten met een galvanometer en probeerde een paar verschillende opstellingen om zijn spanningsverschil vast te stellen. De eerste was een voltaïsche stapel, vergelijkbaar met de originele batterijen gemaakt in 1800 door Alessandro Volta.

Bij het zoeken naar een stabielere spanningsbron schakelde hij later over op thermokoppels, die een spanningsverschil creëren op basis van een temperatuurverschil. Wat hij eigenlijk direct meette, was dat de stroom evenredig was met het temperatuurverschil tussen de twee elektrische verbindingen, maar omdat het spanningsverschil direct gerelateerd was aan de temperatuur, betekent dit dat de stroom evenredig was met het spanningsverschil.

In eenvoudige bewoordingen, als u het temperatuurverschil verdubbelde, verdubbelde u de spanning en verdubbelde ook de stroom. (Ervan uitgaande natuurlijk dat je thermokoppel niet smelt of zo. Er zijn praktische grenzen waar dit zou kunnen afbreken.)

Ohm was eigenlijk niet de eerste die dit soort relatie heeft onderzocht, ondanks het publiceren eerst. Eerder werk van de Britse wetenschapper Henry Cavendish (10 oktober 1731 - 24 februari 1810 G.T.) in de jaren 1780 had ertoe geleid dat hij in zijn tijdschriften opmerkingen had gemaakt die op dezelfde relatie leken te wijzen. Zonder dat dit werd gepubliceerd of anderszins gecommuniceerd aan andere wetenschappers van zijn tijd, waren de resultaten van Cavendish niet bekend, waardoor Ohm de opening had gelaten om de ontdekking te doen. Daarom is dit artikel niet getiteld Cavendish's Law. Deze resultaten werden later gepubliceerd in 1879 door James Clerk Maxwell, maar op dat moment was het krediet al gevestigd voor Ohm.

Andere vormen van Ohm's Wet

Een andere manier om de wet van Ohm te vertegenwoordigen is ontwikkeld door Gustav Kirchhoff (van de bekendheid van Kirchoff) en heeft de vorm van:

J = σE

waar deze variabelen voor staan:

• J geeft de stroomdichtheid (of elektrische stroom per oppervlakte-eenheid van doorsnede) van het materiaal weer. Dit is een vectorgrootheid die een waarde in een vectorveld vertegenwoordigt, wat betekent dat deze zowel een grootte als een richting bevat.
• Sigma vertegenwoordigt de geleidbaarheid van het materiaal, dat afhankelijk is van de fysieke eigenschappen van het individuele materiaal. De geleidbaarheid is de reciproque van de soortelijke weerstand van het materiaal.
• E vertegenwoordigt het elektrische veld op die locatie. Het is ook een vectorveld.