De wet van Ohm en DC-schakelingen

Elk circuit dat je bouwt — van een simpele zaklamp tot een telefoonoplader — draait om dezelfde drie grootheden: hoe hard de batterij duwt (spanning), hoeveel lading er als gevolg daarvan stroomt (stroom), en hoe sterk de componenten onderweg die stroom weerstaan (weerstand). Voor de ohmse onderdelen verbindt de wet van Ohm, V = IR, deze grootheden met een evenredigheid die eenvoudig genoeg is om circuitgedrag te voorspellen met niet meer dan eenvoudige rekenkunde, en vormt de basis voor elke geavanceerdere circuitanalysetechniek die daarna volgt, van serie- en parallelnetwerken tot de wisselstroomcircuits die in echte elektronica worden gebruikt.

Spanning, stroom en weerstand

Stroom is de snelheid van ladingstransport. Weerstand werkt dat transport tegen. Voor een ohmse weerstand verdubbelt de stroom als je de spanning verdubbelt.

Serie- en parallelcombinaties

Weerstanden in serie tellen direct op. In parallel is de omgekeerde van de equivalente weerstand gelijk aan de som van de omgekeerden van elke tak.

De wet van Ohm

In een schakeling is spanning de elektrische duw en is stroom de ladingstroming die daaruit voortkomt. De wet van Ohm zegt dat de stroom door een weerstand evenredig is met de spanning erover — en de weerstand vertelt je hoe sterk de weerstand die stroom tegenwerkt.

De formule

V = I · R

V — spanning (V): de elektrische duw over de component
I — stroom (A): de stroom elektrische lading door de component
R — weerstand (Ω): hoe sterk de component de stroom tegenwerkt

Uitgewerkt voorbeeld

Een batterij van 9 V wordt aangesloten op een weerstand van 3 Ω. Hoeveel stroom vloeit er?

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

Test jezelf

Dezelfde batterij van 9 V wordt aangesloten op een grotere weerstand van 9 Ω. Hoeveel stroom vloeit er nu?

3 A
Juiste antwoord: 1 A
81 A

Correct! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — drie keer de weerstand, een derde van de stroom.

Waar je dit ziet

Een zaklamp dimt gestaag naarmate zijn batterij leeg raakt — minder spanning betekent minder duw, dus minder stroom drijft de lamp aan, en zwakker licht. Een dimknop op een lamp in de woonkamer is dezelfde wet met een draaiknop: hem draaien verhoogt de weerstand in de schakeling, en de stroom — en de gloed — nemen dienovereenkomstig af.

Veelgemaakte fouten

De hardnekkige misvatting is V, I en R behandelen als drie onafhankelijke instellingen — dat zijn ze niet: de batterij bepaalt de spanning, het onderdeel bepaalt de weerstand, en de stroom is het gevolg, I = V / R. Vervang een weerstand van 3 Ω door 9 Ω op dezelfde batterij van 9 V en de stroom zakt van 3 A naar exact 1 A — drie keer de weerstand, een derde van de stroom. Een tweede fout is je voorstellen dat de stroom zwakker wordt terwijl hij de lus rond gaat; de stroom is één enkele waarde, bepaald door de hele schakeling.

Hoe het verband houdt

Dit is de woordenschat waarin de hele module schakelingen spreekt — spanning als duw, stroom als stroming, weerstand als tegenwerking — en elke latere regel komt daarop neer. De wetten van Kirchhoff, hierna, nemen deze relatie voor één enkele weerstand en passen die toe op knopen en lussen, zodat schakelingen met takken opgelost kunnen worden in plaats van alleen bewonderd.