Das Ohmsche Gesetz ist eine mathematische Formel, die den Zusammenhang von elektrischen Parametern (Widerstand, Strom, Spannung) beschreibt, mit denen sie sich ändern.
Der Name des Gesetzes geht auf den deutschen Physiker Georg Ohm zurück.
Definition des Ohmschen Gesetzes
Das Ohmsche Gesetz ist ein Gesetz in der Elektrizität, das besagt: "Die Kraft eines Gleichstroms ist direkt proportional zur Potenzialdifferenz und umgekehrt proportional zum Widerstand des Stromkreises."
Formel des Ohmschen Gesetzes
Mathematisch wird das Ohmsche Gesetz durch die Gleichung angewendet:
Woher:
-
R ist der elektrische Widerstand. Unter Widerstand verstehen wir das Hindernis, auf das der Strom auf seinem Weg stößt. Je höher er ist, desto schwieriger wird es für den Strom, ihn zu überwinden. Die Maßeinheit für den Widerstand ist Ohm, symbolisiert durch den griechischen Buchstaben Omega (Ω).
-
I ist die Stärke eines elektrischen Stroms, der durch einen Leiter fließt, ausgedrückt in Ampere (A).
-
V ist die Spannung. Als Spannung bezeichnen wir stattdessen die Potenzialdifferenz zwischen einem Punkt in Bezug auf einen anderen, ausgedrückt in Volt (V).
Die Stromstärke elektrischer Lasten ist direkt proportional zur angelegten Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand.
Für die Spannung hingegen gilt: Je höher sie ist, desto größer ist die Anziehungskraft, die sie erzeugt, um die Ladungen zu bewegen, so dass sie bei gleichem Widerstandswert direkt proportional zum Strom ist.
Was ist das Ohmsche Dreieck?
Das Ohmsche Dreieck ist ein Trick, um sich die Formel zu merken.
Um die Dreiecksformel zu erhalten, müssen wir die zu erhaltende Variable mit unserer Hand abdecken. Liegen die beiden verbleibenden Elemente übereinander, werden sie geteilt, bleiben sie in einer Linie, werden sie multipliziert.
Die drei möglichen Kombinationen sind:
-
I = V / R
-
V = IR
-
R = V / I
Ohmsches Gesetz und elektrische Leistung
Manchmal wird die Formel für die elektrische Leistung unter Anwendung des Ohmschen Gesetzes verwendet.
Die Leistungsformel lautet wie folgt (mit der Einheit Watt):
P = VI, (Leistung = Spannung x Strom)
und seine Varianten: V = P / I und I = P / V,
Die beiden Varianten können in der Ohmschen Formel eingesetzt werden. Wenn wir zum Beispiel von der Formel ausgehen, um die Spannung zu berechnen, und wir ersetzen, haben wir die folgende Formel:
V = (P / V) R
Um die Macht zu isolieren, haben wir die folgende Form:
V² R = P
Beispiel für das Ohmsche Gesetz
Um das Ohmsche Gesetz besser zu verstehen, wenden wir uns einem einfachen hydraulischen Beispiel zu:
Stellen wir uns einen Schlauch vor, der an den Tank eines Feuerwehrautos angeschlossen ist.
-
Spannung (V). Die Spannung entspricht der Leistung der Wasserpumpe des LKW. Die Wasserpumpe „legt eine Spannung“ an den Stromkreis an.
-
Widerstand (R). Der Widerstand des Stromkreises entspricht dem Widerstand des Schlauches (Durchmesser). Bei einem großen Schlauchdurchmesser fließt das Wasser leichter als bei einem kleinen Durchmesser. Im Beispiel des Stromkreises ist der Widerstandsbegriff äquivalent, wird aber in Ohm (Ω) ausgedrückt.
-
Stromstärke (I). In unserem Beispiel ist Intensität die Anzahl der Wassermoleküle, die pro Zeiteinheit durch einen Schlauchabschnitt fließen. Das Äquivalent von Molekülen in einem Stromkreis sind elektrische Ladungen.
In diesem Vergleich ist es leicht zu verstehen, dass der Wasserdurchfluss (Intensität) zunimmt, wenn wir die Kapazität der Pumpe (Spannung) erhöhen. Wenn wir einen kleineren Schlauch (größerer Widerstand) verwenden, verringert sich auch der Durchfluss.
