Elektriska kretsar är allestädes närvarande i våra dagliga liv. Från de komplexa integrerade kretsarna som styr enheten du läser den här artikeln till kablarna som gör att du kan slå på och av en glödlampa i ditt hus, hela livet skulle vara radikalt annorlunda om du inte var omgiven av kretsar överallt du går.

Men de flesta lär sig inte riktigt det snygga hur kretsar fungerar och de ganska enkla ekvationerna - som Ohms lag - som förklarar förhållandena mellan nyckelbegrepp som elektrisk motstånd, spänning och elektrisk ström. Men att gå lite djupare in i elektronikens fysik kan ge dig en mycket djupare inblick i kärnreglerna som ligger till grund för den mest moderna tekniken.
Vad är Ohms lag?

Ohms lag är en av de viktigaste ekvationerna när det gäller att förstå elektriska kretsar, men om du kommer att förstå det, behöver du ett bra grepp om de grundläggande koncepten som det länkar: spänning
, ström
och

Spänning är den vanligaste termen för den elektriska potentialskillnaden mellan två punkter, och den ger "push" som tillåter elektrisk laddning för att flytta runt en ledande slinga.

Elektrisk potential är en form av potentiell energi, liksom gravitationspotentialenergi, och den definieras som den elektriska potentiella energin per enhetsladdning. SI-enheten för spänning är spänningen (V) och 1 V \u003d 1 J /C, eller en joule energi per laddning. Det kallas ibland också elektromotorisk kraft
eller EMF.

Elektrisk ström är flödet av elektrisk laddning förbi en given punkt i en krets, som har SI-enheten i amperen (A) , där 1 A \u003d 1 C /s (en laddning per sekund). Det kommer i form av likström (DC) och växelström (AC), och även om likströmmen är enklare används växelströmkretsar för att leverera ström till de flesta hushåll runt om i världen eftersom det är lättare och säkrare att överföra över långa avstånd. >

Det sista konceptet du måste förstå innan Ohms lag är motstånd, som är ett mått på motståndet mot strömflödet i en krets. SI-enheten för resistens är ohm (som använder den grekiska bokstaven omega, Ω), där 1 Ω \u003d 1 V /A.
Ohms lagekvation.

Den tyska fysikern Georg Ohm beskrev förhållandet mellan spänning , ström och motstånd i hans eponyma ekvation. Ohms lagformel är:
V \u003d IR

där V
är spänningen eller potentialskillnaden, I
är mängden ström och motstånd R
är den slutliga kvantiteten.

Ekvationen kan ordnas om på ett enkelt sätt för att producera en formel för beräkning av ström baserad på spänning och motstånd, eller motstånd baserat på ström och spänning. Om du inte är bekväm att ordna ekvationer kan du slå upp en Ohms lagstrekant (se Resurser), men det är ganska enkelt för alla som är bekanta med de grundläggande reglerna för algebra.

De viktigaste punkterna som Ohms lagekvation visar att spänningen är direkt proportionell mot den elektriska strömmen (så ju högre spänningen, desto högre strömmen), och att strömmen är omvänt proportionell mot motståndet (så ju högre motståndet, desto lägre är strömmen.)

Du kan använda vattenflödesanalogin för att komma ihåg de viktigaste punkterna, som är baserade på ett rör med en ände på toppen av en kulle och en ände i botten. Spänningen är som kullens höjd (en brantare, högre kulle innebär mer spänning), det nuvarande flödet är som vattenflödet (vatten rinner snabbare nerför en brantare kulle) och motståndet är som friktionen mellan sidorna på röret och vattnet (ett tunnare rör skapar mer friktion och minskar hastigheten på vattenflödet, som ett högre motstånd gör för elektrisk strömflöde). Varför är Ohms lag viktigt?

Ohms lag är mycket viktigt att beskriva elektriska kretsar eftersom den kopplar spänningen till strömmen, varvid motståndsvärdet modererar förhållandet mellan de två. På grund av detta kan du använda Ohms lag för att kontrollera mängden ström i en krets, lägga till motstånd för att minska strömflödet och ta bort dem för att öka mängden ström.

Det kan också utvidgas för att beskriva elektrisk kraft (energiflödeshastigheten per sekund), eftersom ström P \u003d IV, och så att du kan använda den för att säkerställa att din krets ger tillräckligt med energi till, till exempel, en 60-watt apparat.

För fysikstudenter , det viktigaste med Ohms lag är att den tillåter dig att analysera kretsscheman, särskilt när du kombinerar den med Kirchhoffs lagar, som följer av den.

Kirchhoffs spänningslag säger att spänningsfallet runt alla stängda slingan i en krets är alltid lika med noll, och den nuvarande lagen säger att mängden ström som flyter in i en korsning eller nod i en krets är lika med mängden som strömmar ut ur den. Du kan använda Ohms lag med spänningslagen i synnerhet för att beräkna spänningsfallet över alla komponenter i en krets, vilket är ett vanligt problem som uppstår i elektronikklasser.
Ohms lag Exempel