Wet van Ohm

Algemeen beschrijft de wet van Ohm mathematisch hoe spanning, stroom en weerstand in een bepaalde schakeling met elkaar verwant zijn. De wet van Ohm kan worden geschreven in drie equivalente vormen. De formule die je gebruikt hangt af van de hoeveelheid die je nodig hebt om te bepalen.

Wat is belangrijk?

• De wet van Ohm uitleggen met je eigen woorden.

• Een beschrijving kunnen geven hoe de spanning (U) en de stroom (I) en weerstand (R) tot elkaar zijn gerelateerd.

• De stroom I uitdrukken als functie van de spanning en weerstand.

• De spanning U kunnen uitdrukken als functie van de spanning en stroom .

Figuur 3-1 : effect op de stroom door het veranderen van de spanning terwijl de weerstand constant blijft

Ohm heeft experimenteel vastgesteld dan indien de spanning over een weerstand wordt verhoogd, de stroom door de weerstand toeneemt. Als de spanning over de weerstand afneemt, neemt de stroom ook af. Bijvoorbeeld: als de spanning over een bepaalde weerstand wordt verdubbeld, verdubbeld ook de stroom door deze weerstand. Wordt de spanning gehalveerd, dan halveert ook de stroom enz.… De relatie tussen spanning en stroom is weergegeven in figuur 3.1 via meetresultaten van de spanning en stroom.

Ohm heeft ook bepaalt dat als de spanning constant wordt gehouden er minder stroom vloeit als de weerstand wordt verhoogd. Blijft de spanning constant en verlaagt men de weerstand, dan verhoogt de stroom. Dit concept wordt weergegeven in figuur 3-2 waarbij de weerstand wordt verhoogd terwijl de spanning constant wordt gehouden.

Figuur 3-2 : effect op de stroom door verandering van weerstand bij een constante spanning

De wet van Ohm bepaalt dat stroom direct evenredig is met de spanning en omgekeerd evenredig met de weerstand. In formulevorm:

$\mathit{I}=\mathit{ }\frac{\mathit{U}}{\mathit{R}}$ (3-1)

\[ I=\text{ }\frac{U}{R}=\text{ }\frac{5\text{ }V}{100\text{ }\Omega \text{ }}=0.05\text{ }A\]

Een afgeleide formule van vergelijking 3-1 is de formule om de spanning te bepalen als de stroom door een weerstand en zijn weerstandswaarde gekend zijn :

$\mathit{U}=\mathit{I}\mathit{ }.\mathit{ }\mathit{R}$ (3-2)

$U=I . R=80 mA . 100 \Omega =8 V$Uit de vergelijking 3-1 kan men eveneens een formule afleiden om de weerstandswaarde te bepalen. Deze is te vinden met volgende formule:

$R= \frac{U}{I}$ (3-3)

$I=\frac{U\_bron}{R}= \frac{5 V}{1 k\Omega }=5 mA$

$R= \frac{U}{I}= \frac{\mathrm{12,6} V}{\mathrm{15,0} A}=840 m\Omega$

Het lineair verband tussen stroom en spanning

Met lineair wordt bedoeld dat als de stroom stijgt of daalt met een zeker percentage (bv. 10% ), de spanning evenredig stijgt of daalt met datzelfde percentage.

Stel een constante weerstand R gelijk aan 100 Ω . De spanning over deze weerstand laten we variëren van 1V tot 10 V in stappen van 1 V . Tijdens deze stappen wordt telkens de stroom gemeten volgens het schema van figuur 3-4.

Figuur 3-4 : bepalen van stroom-spanningskarakteristiek van een 100 Ω weerstand

De grafiek van figuur 3-4 stelt een rechte voor die door de oorsprong gaat. De rechte stelt een weerstandslijn van 100 Ω voor in de stroom-spanningskarakteristiek ( I = f(U) grafiek).

Test jezelf aangaande de Wet van Ohm

1. Vertel de wet van Ohm in woorden.

2. Wat is de formule om stroom te berekenen?

3. Wat is de formule om spanning te berekenen?

4. Wat is de formule om weerstand te berekenen?

5. Als de spanning over de weerstand verdrievoudigd, zal dan de stroom stijgen of dalen? Met hoeveel?

6. Er staat een vaste spanning over een variabele weerstand. Je meet een stroom van 10 mA. Als je de weerstandswaarde verdubbeld, hoeveel stroom meet je dan?

7. Wat gebeurt er met de stroom in een lineair circuit als zowel de spanning als de weerstand is verdubbeld?