Ohms lov og DC-kredsløb
Ethvert kredsløb du bygger — fra en simpel lommelygte til en telefonoplader — hviler på de samme tre størrelser: hvor hårdt batteriet skubber (spænding), hvor meget ladning der som følge heraf strømmer (strøm), og hvor kraftigt komponenterne på vejen modstår denne strøm (modstand). For de ohmske dele, Ohms lov, V = IR, binder disse sammen med en proportionalitet, der er simpel nok til at forudsige kredsløbsadfærd med intet andet end almindelig regning, og den ligger til grund for enhver mere avanceret kredsløbsanalyseteknik, der følger efter — fra serie- og parallelnetværk til de vekselstrømskredsløb, der bruges i rigtig elektronik.
Spænding, strøm og modstand
Strøm er ladningsstrømmens hastighed. Modstanden modsætter sig strømmen. For en ohmsk modstand fordobles strømmen, når spændingen fordobles.
Serie- og parallelkombinationer
Modstande i serie lægges direkte sammen. I parallel er den reciprokke erstatningsmodstand lig med summen af de reciprokke værdier for hver gren.
Ohms lov
I en kreds er spændingen det elektriske skub, og strømmen er det ladningsflow, den producerer. Ohms lov siger, at strømmen gennem en modstand er proportional med spændingen over den — og modstanden fortæller dig, hvor kraftigt modstandselementet modsætter sig det flow.
Formlen
V = I · R
- V — spænding (V): det elektriske skub over komponenten
- I — strøm (A): flowet af elektrisk ladning gennem komponenten
- R — modstand (Ω): hvor kraftigt komponenten modsætter sig strømmen
Udregnet eksempel
Et 9 V-batteri tilsluttes over en 3 Ω-modstand. Hvor stor en strøm flyder?
- V = 9 V
- R = 3 Ω
- I = V / R
- I = 9 V / 3 Ω
I = 3 A
Test dig selv
Det samme 9 V-batteri tilsluttes en større 9 Ω-modstand. Hvilken strøm flyder nu?
- 3 A
- Korrekt svar: 1 A
- 81 A
Korrekt! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — tre gange modstanden giver en tredjedel af strømmen.
Hvor du ser det
En lommelygte bliver jævnt svagere, efterhånden som batteriet løber tør — mindre spænding betyder mindre skub, så en mindre strøm driver pæren, og lyset bliver svagere. En drejeregulator på en stuelampe er den samme lov med en drejeknap: at dreje på den øger modstanden i kredsen, og strømmen — og gløden — falder tilsvarende.
Almindelige fejl
Den vedvarende fejl er at behandle V, I og R som tre uafhængige indstillinger — det er de ikke: batteriet fastsætter spændingen, komponenten fastsætter modstanden, og strømmen er konsekvensen, I = V / R. Udskift en 3 Ω-modstand med 9 Ω over det samme 9 V-batteri, og strømmen falder fra 3 A til præcis 1 A — tre gange modstanden giver en tredjedel af strømmen. En anden fejl er at forestille sig, at strømmen bliver svagere undervejs rundt i sløjfen; strømmen er én enkelt værdi, fastsat af hele kredsen.
Sådan hænger det sammen
Det er det ordforråd, hele kredsløbsmodulet taler — spænding som skub, strøm som flow, modstand som modarbejde — og alle senere regler kan føres tilbage til det. Kirchhoffs love, der kommer som det næste, tager denne relation for en enkelt modstand og anvender den på knudepunkter og sløjfer, så kredsløb med grene kan beregnes i stedet for blot at blive beundret.