Ohmsches Gesetz – Vollständige Erklärung und Beispiele

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Das Ohmsches Gesetz existiert als grundlegendes Gesetz hinter den anderen Formeln. Das Verständnis dieses Gesetzes wird uns sehr dabei helfen, zu verstehen, wie ein elektrischer Schaltkreis funktioniert. Zu diesem Zweck werden wir von einem Widerstand begleitet, dem einfachsten passiven Element.

Was ist eigentlich das Ohmsche Gesetz?

Wie benutzt man es?

Zuerst werden wir durch seinen Namen verwirrt. Warum muss es das Ohmsche Gesetz sein? Alle Formeln sind nach dem Namen des Erfinders benannt.

Dieses Gesetz existiert, um eine Messung des “elektrischen Widerstands“ zu erhalten. Darüber hinaus führt dieses Gesetz zur Messung der “elektrischen Impedanz“.

Bei einem Wechselstromkreis ersetzen Sie den Widerstand durch die Impedanz. Wenn wir die Werte von zwei von drei Elementen haben, können wir das dritte Wert Element leicht finden.

Warum ist es so wichtig, dass wir das Ohmsche Gesetz lernen? Weil seine Elemente in seiner Gleichung die Hauptvariablen sind. In jedem Stromkreis, den Sie finden oder verwenden, finden Sie Spannung, Strom und Widerstand (oder Impedanz).

Darüber hinaus wird das Ohmsche Gesetz für die fortgeschrittenen Gesetze, Theoreme und Berechnungen verwendet. Das Ohmsche Gesetz wird in allen Aspekten elektrischer und elektronischer Schaltungen verwendet, in denen elektrischer Strom fließt.

In diesem Beitrag erfahren wir alles über das Ohmsche Gesetz. Ich werde die Schaltungsanalyse, ihre Anwendung und eine einfachere Methode zur Verwendung bereitstellen. Was die Formel des Ohmschen Gesetzes ist, hat hier oberste Priorität.

Nicht nur ihre Gleichung, hier finden Sie eine einfachere Illustration, um sie sich sehr gut zu merken.

Bevor Sie das Ohmsche Gesetz lernen, ist es ratsam, zuerst zu lesen, was ein elektrischer Stromkreis ist.

Erste Entdeckung des Ohmschen Gesetzes

Die Formel des Ohmschen Gesetzes wurde nicht aus dem Nichts entdeckt. Dieses Ohmsche Gesetz bildet eine Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand in einem elektrischen Stromkreis. Später werden wir über die Definition des Ohmschen Gesetzes lesen.

Wenn wir dem Ohmschen Gesetz Ehre machen wollen, sollte es für Georg Ohm sein. Er ist ein deutscher Wissenschaftler, der zahlreiche Experimente durchgeführt hat, um die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand in einer einzigen Gleichung zu finden. Dieses Gesetz ist der “Vater“ aller elektrischen Gesetze und Theoreme.

Der deutsche Physiker Georg Ohm hat dieses Gesetz 1827 erfunden.

Was ist das Ohmsche Gesetz

Die Theorie des Ohmschen Gesetzes Experiments ist die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand. Es besagt, dass sich die Spannung ändert, wenn sich der Strom ändert (und umgekehrt), vorausgesetzt, dass alle anderen Variablen gleich bleiben.

Auf die Frage, was ist die Definition des Ohmschen Gesetzes?

Das Ohmsche Gesetz besagt, dass der Strom proportional zur Spannung, aber umgekehrt proportional zum Widerstand ist

Oder

Das Ohmsche Gesetz besagt, dass die Spannung an einem Widerstand proportional zu dem durch ihn fließenden Strom ist.

Was bewirkt, dass Spannung und Strom in der Schaltung variieren? Es hängt mit dem Widerstand in diesem Stromkreis zusammen.

Theorie des Ohmschen Gesetzes

Nachdem wir wissen, dass Spannung, Strom und Widerstand die Säulen des Ohmschen Gesetzes sind, werden wir versuchen, es tiefer und besser zu verstehen.

Wie funktioniert die Theorie des Ohmschen Gesetzes?

Die Theorie des Ohmschen Gesetzes veranschaulicht, wie der Strom durch jedes Material fließt, wenn eine Spannung angelegt wird. Eine Sache, die Sie sich merken sollten, ist der Unterschied zwischen niedrigem Widerstand und hohem Widerstand. Ein elektrisches Kabel oder ein beliebiger Leiter hat einen geringen Widerstand, was bedeutet, dass der Strom leicht fließen kann. Andernfalls, wenn der Widerstand hoch ist, wird es dem Strom schwer zu fließen.

Um es einfacher zu machen, da die Menge des in der Schaltung fließenden Stroms durch die Spannung dividiert durch den Widerstand bestimmt wird, bedeutet mehr Widerstand weniger Strom und umgekehrt.

Normalerweise hat jeder Leiter einen sehr kleinen Widerstand, daher können wir ihn in unserer Berechnung ignorieren. Andererseits ist jedes Material, das keinen elektrischen Strom liefern kann, ein Isolator.

Der Widerstand, gemessen in Ohm (Ω), wird durch das Material bestimmt. Unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Größen bieten unterschiedliche Widerstände.

Das Ohmsche Gesetz wird durch einen lineare Beziehung Graphen zwischen Spannung (V) und Strom (I) in einem Stromkreis dargestellt. Wir können uns das Ohmsche Gesetz anhand der Abbildung der Wasserleitung vorstellen:

Die Wasserleitung ist der Widerstand (R) im Stromkreis, gemessen in Ohm (Ω).
Durch das Wasser fließt der elektrische Strom (I) im Kreislauf, gemessen in Ampere (A).
Der Höhenunterschied zwischen dem Wasser ist die Spannung (V) im Stromkreis, gemessen in Volt (V).

Die Illustration geht so:

Wenn die Wasserleitung dünn ist (der Widerstand hoch ist), begrenzt sie den Wasserfluss (elektrischen Strom) im Kreislauf.
Wenn die Wasserleitung breit ist (der Widerstand niedrig ist), erhöht dies den Wasserfluss (elektrischen Strom), der im Kreislauf fließt.
Jedes Material hat eine einzigartige Eigenschaft, elektrischem Ladungsfluss zu widerstehen. Ihre physische Fähigkeit, Strom zu widerstehen, ist als Widerstand mit dem Symbol R bekannt.

Ohmsche Gesetz Gleichung

Denken Sie daran, dass sowohl das “Ohmsche Gesetz“, das den Widerstand in der Schaltung misst, als auch der “Widerstand“, der misst, wie gut ein Widerstand elektrischem Strom widersteht, beide durch “R“ dargestellt werden.

Der Widerstandswert eines Widerstands errechnet sich aus

$\begin{align*}R=\rho\frac{l}{A}\end{align*}$

Wo:
ρ = Widerstand des Materials, gemessen in Ohm Metern
l = Länge eines Widerstands
A = Querschnittsfläche

Wir werden nicht weiter gehen, weil dies nicht das ist, wonach wir suchen.

In Fortsetzung dessen, was wir zuvor verlassen haben, besteht das Ohmsche Gesetz aus einer Spannung, einen Strom und einem Widerstand. Auf diese Weise verwenden wir einen einfachen Stromkreis, der aus jeweils einem davon besteht.

Beachten Sie die nachstehende Ohmsche Gesetz Schaltung mit einer Spannungsquelle und einem Widerstand. Diese beiden erzeugen elektrischen Strom.

Aus der vorherigen Erklärung haben wir:

Die Spannung ändert sich mit dem Strom (und umgekehrt), während alle anderen Variablen gleich bleiben.
Der Strom ist proportional zur Spannung (und umgekehrt), aber umgekehrt proportional zum Widerstand.

Aus den beiden obigen Punkten können wir die Ohmsche Formel schreiben als

$\begin{align*}I=\frac{V}{R}\quad\mbox{or}\quad V=IR\quad\mbox{or}\quad R=\frac{V}{I}\end{align*}$

das ist die mathematische Gleichung des Ohmschen Gesetzes.

V stellt die Spannung im Stromkreis dar, gemessen in Volt (V), aber manche Leute verwenden stattdessen E. Wobei E die elektromotorische Kraft oder Spannung ist.

I stellt den Strom dar, der in der Schaltung durch jedes Element (Widerstand im Schaltungsbeispiel) fließt, gemessen in Ampere (A).

R stellt den Widerstand des Widerstands dar, gemessen in Ohm (Ω).

Wir schließen daraus:

Wird die Spannung erhöht, steigt auch der Strom.
Wird der Widerstand erhöht, verringert sich der Strom.

So,

Der Widerstand R eines Elements bezeichnet seine Fähigkeit, dem Fluss von elektrischem Strom zu widerstehen, gemessen in Ohm (Ω).

Wir können die Gleichung auf ableiten

$\begin{align*}R=\frac{v}{i}\end{align*}$

so dass

$\begin{align*}1\Omega=1\mbox{V/A}\end{align*}$

Aus der obigen Definition wissen wir:

Das Ohmsche Gesetz besagt, dass die Potentialdifferenz (Spannung) zwischen zwei Punkten proportional zum Strom ist, der durch einen Widerstand fließt, und auch proportional zum Widerstand des Stromkreises. Zusammenfassend lautet die Formel des Ohmschen Gesetzes einfach V=IxR.

Ohmsches Gesetz Formel

Wir können den Wert von Spannung, Strom und Widerstand mit dem Ohmschen Gesetz finden, wenn wir zwei der drei Variablen haben. Zum Beispiel:

Spannungsberechnung Ohmsche Gesetz Formel

Wenn wir den Wert des Widerstands und des Stroms haben, können wir den Wert der Spannung finden mit:

[V = I x R] —– Spannung (Volt) = Strom (Ampere) x Widerstand (Ω)

Stromberechnung Ohmsche Gesetz Formel

[I = V / R] —– Strom (Ampere) = Spannung (V) / Widerstand (Ω)

Widerstandsberechnung Ohmsche Gesetz Formel

Wenn wir den Wert der Spannung und des Stroms haben, können wir den Wert des Widerstands finden mit:

[R = V / I] —– Widerstand (Ω) = Spannung (V) / Strom (Ampere)

Der Wert von R variiert von null bis unendlich. Daher ist es wichtig, zwei mögliche Extremwerte von R zu beachten.

Null Widerstand und Kurzschluss

Ein Element mit dem Wert R = 0 ist ein Kurzschluss.

So,

$\begin{align*}v=iR=0\end{align*}$

zeigt an, dass die Spannung Null ist, der Strom jedoch einen beliebigen Wert haben kann. Das heißt, der Kurzschluss wird in der Regel von einem vollkommen leitenden Anschlussdraht übernommen.

Somit.

Ein Kurzschluss ist ein Schaltungselement mit einem Widerstand, der sich Null nähert.

Unendlicher Widerstand und offener Stromkreis

Im Gegensatz dazu ist ein Element mit R = ∞ ein offener Stromkreis, wie unten gezeigt werden kann. Für einen offenen Stromkreis

Dann,

$\begin{align*}i=\lim_{R \rightarrow \infty}\frac{v}{R}=0\end{align*}$

Was anzeigt, dass der Strom durch die Spannung Null ist, könnte einen beliebigen Wert haben.

Somit,

Ein offener Stromkreis ist ein Schaltungselement mit einem Widerstand gegen unendlich.

Ohmsches Gesetz Dreieck

Indem wir zwei der drei Variablen aus dem Ohmschen Gesetz kennen, werden wir die fragliche Variable leicht finden.

Wenn wir also den Wert des Stroms wissen wollen, müssen wir die Werte der Spannung und des Widerstands kennen.

Unten ist das bekannte Dreieck des Ohmschen Gesetzes.

Genau wie oben gesagt:

So berechnen Sie die Spannung (V)
[V = I x R] —– Spannung (Volt) = Strom (Ampere) x Widerstand (Ω)

Strom berechnen (I)
[I = V / R] —– Strom (Ampere) = Spannung (V) / Widerstand (Ω)

So berechnen Sie den Widerstand (Ω)
[R = V / I] —– Widerstand (Ω) = Spannung (V) / Strom (Ampere)

Das Ohmsche Gesetz wird häufig zusammen mit dem Kirchhoff-Gesetz verwendet.

Ohmsches Gesetz Tortendiagramm

Das Ohmsche Gesetz zeigt die Beziehung zwischen Spannung (V oder E), Strom (I) und Widerstand (R).

Daher fügen wir das Joulesche Gesetz hinzu, um das Rad des Ohmschen Gesetzes zu perfektionieren. Das Joulesche Gesetz besagt, dass Leistung die Multiplikation von Spannung und Strom ist.

Als Ergebnis liefert uns die Kombination dieser beiden 12 Formeln mit 2 bekannten Variablen.

Daher erhalten wir unten das Rad des Ohmschen Gesetzes zusammen mit ihren Maßeinheiten.

Einschränkung des Ohmschen Gesetzes

Auch wenn dies die grundlegendste Schaltungsanalyse ist, weist sie dennoch einige Einschränkungen auf, wie zum Beispiel:

Kann nicht für ein einseitiges elektrisches Netzwerk (Dioden, Transistor usw.) verwendet werden, das keine lineare Spannungs Strom-Beziehung hat.
Kann nicht für eine nichtlineare Schaltung implementiert werden.

Beispiel Ohmsches Gesetz

Zum besseren Verständnis sehen wir uns unten einige Beispiele für das Ohmsche Gesetz an.

1.) Ein Bügeleisen zieht 5 A bei 20 V. Berechnen Sie seinen Widerstand.

Lösung :

Anwendung des Ohmschen Gesetzes:

$\begin{align*}R=\frac{v}{i}=\frac{20}{5}=4\Omega\end{align*}$

2.) Berechnen Sie gemäß der folgenden Schaltung den Strom (i) und die Leistung (p).

Lösung :

Der Strom ist:

$\begin{align*}i=\frac{v}{R}=\frac{12}{4}=3A\end{align*}$

Die Macht ist:

$\begin{align*}p=vi=12\times3=36W\\&or\\p=i^{2}R=3^{2}\times4=36W\end{align*}$

Häufig gestellte Fragen

Was ist die Formel des Ohmschen Gesetzes?

Die Formel des Ohmschen Gesetzes lautet V=IR, wobei V die Spannung über einem Element, I der durch das Element fließende Strom und R der vom Element bereitgestellte Widerstand ist.

Nur für welche Elemente gibt es das Ohmsche Gesetz?

Wie der Name schon sagt, ist das Ohmsche Gesetz nur auf ohmsche Elemente wie Leiterdraht (Eisen, Kupfer) anwendbar. Das Ohmsche Gesetz ist für nicht-ohmsche Elemente wie Halbleiter (Transistoren) unbrauchbar.

Wie berechnet man das Ohmsche Gesetz?

Um das Ohmsche Gesetz zu berechnen, können wir Spannung (V) = Strom (I) x Widerstand (R) verwenden, was zu V (Volt) = A (Ampere) x Ω (Ohm) führt.

Was ist das Ohmsche Gesetz Gleichung?

Die Gleichung des Ohmschen Gesetzes lautet V = I x R, wobei V die Spannung, I der Strom und R der Widerstand ist.

Was sind die Grenzen des Ohmschen Gesetzes?

Die Einschränkungen des Ohmschen Gesetzes sind Kann nicht für ein einseitiges elektrisches Netzwerk (Dioden, Transistor usw.) verwendet werden, das keine lineare Spannungs-Strom-Beziehung hat und nicht für eine nichtlineare Schaltung implementiert werden kann.

Wofür steht im Ohmschen Gesetz der Großbuchstabe “e“?

Die Spannung wird durch die Buchstaben “E“ oder “V“ dargestellt und in Volt gemessen. Dann kann das Ohmsche Gesetz beschrieben werden durch E = IR oder V = IR.