Закон на Ом Връзка между ток, напрежение и съпротивление
В началото на 19 век математикът, физикът и философът Георг Симон Ом експериментира с различни материали. Освен всичко друго, той изследва материалите за тяхната електропроводимост и открива, че не всеки материал провежда електрически ток еднакво добре, напр. че медта транспортира електричество по-добре от стоманата. Ом също така открива, че късите и дебели кабели носят повече ток от дългите и тънките. Той нарече силата, която електроните пречат на потока от електричество, "съпротива", поради което единицата за нея беше кръстена на него.
Разбра обаче повече. До експериментите с Ома, общоприетото мнение беше, че силата на тока и електрическото напрежение са независими величини. Георг Саймън Ом обаче признава математическата връзка, че връзката между силата на електрическия ток и свързаното с него електрическо напрежение е постоянна и константата формира електрическото съпротивление. Тази връзка, описана от Ом, е много важна констатация и оттогава е част от основите на електротехниката.
Ом формулира това, което е кръстено на него Законът на Ом.
- Това показва, че напрежението и токът са пропорционални. Ако съпротивлението се увеличи, напрежението и интензитетът на тока намаляват пропорционално. С намаляването на съпротивлението тези две величини се увеличават пропорционално.
- Ако напрежението се увеличи със същото съпротивление, интензитетът на тока се увеличава автоматично и обратно.
- Ако напрежението и токът се увеличават или намаляват пропорционално, това не променя нищо в съпротивлението (константа). С двойка напрежение/ток от 200 волта/10 ампера имате същото съпротивление като при 20 волта/1 ампер.
- Също така може да се случи, че напрежението и съпротивлението са увеличени, напр. чрез промяна на температурата на проводника поради текущия поток. В този случай увеличаването на напрежението не води до пропорционално, но непропорционално увеличение на тока, тъй като съпротивлението се увеличава. Погледнато от другата страна, напрежението се увеличава непропорционално с увеличаване на тока и съпротивлението.
От всички изводи може да се извлекат следните формули от закона на Ом:
Символите на формулата и свързаните с тях единици са:
- R = съпротивление с единица ома (Ω)
- I = ток с единица ампери (A)
- U = напрежение с единица волт (V)
От формулите може да се заключи, че 1 ом представлява съотношението между 1 волт и 1 ампер (1 Ω = 1 V/1 A).
Пример:
Напрежение (U): 230 волта
Сила на тока (I): 4 ампера
Търси се: Съпротивление R
Изчисление: 230: 4 = 57,50 Ω
Важно е да се отбележи, че законът на Ом се прилага само за резистори, където връзката между напрежението и тока е линейна. Такива съпротивления се наричат още омични съпротивления. Съпротивлението на много компоненти не може да бъде изчислено, използвайки закона на Ом, тъй като те нямат линейна връзка между напрежението и тока. Резисторите често имат стойност, която не зависи от напрежението и тока. Тези стойности могат да се използват като стойности на съпротивление при изчисления, използвайки закона на Ом.
Формула със спецификация на мощността и силата на тока
Ако силата на тока е известна и напрежението не е известно, или ако напрежението е известно и силата на тока не е, могат да се използват следните формули за определяне на мощността за изчисляване на електрическото съпротивление:
Пример:
Сила на тока (I): 4 ампера
Мощност (P): 920 вата
Търси се: електрическо съпротивление R
Изчисление: 920: (4 * 4) = 57,50 Ω