Prawo Ohma to podstawowe prawo obwodów elektrycznych głoszące, że natężenie prądu (I) płynącego przez przewodnik jest proporcjonalne do napięcia (U) przyłożonego do jego końców. Wzór na prawo Ohma to: U = R ⋅ I.

Przykładowo: jeżeli do zasilenia obwodu użyjemy baterii typu AA (zwaną potocznie paluszkiem) o napięciu 1,5 V to uzyskamy natężenie prądu sześciokrotnie mniejsze niż używając większej baterii typu PP3 o napięciu 9 V.

Dzień dobry. Nazywam się Leszek Bober. Od 35 lat zajmuję się nauczaniem fizyki i jest to moja wielka pasja. W tym artykule znajdziesz komplet informacji o prawie Ohma, poznasz najważniejsze wzory, pełne wytłumaczenie wraz z przykładami oraz dowiesz się kiedy prawo Ohma jest spełnione.

1. Co głosi prawo Ohma

Prawo Ohma: natężenie prądu stałego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do jego końców.

Prawo Ohma zostało sformułowane przez niemieckiego fizyka i matematyka Georga Ohma w latach 1825-26 na podstawie doświadczeń. Jest ono prawem doświadczalnym a nie uniwersalnym – ma zastosowanie dla niektórych materiałów oraz warunków (np. temperatury).

Prawo Ohma jest szczególnym przypadkiem sformułowanego póżniej i bardziej ogólnego – drugiego prawa Kirchhoffa

CIEKAWOSTKA

Przykładem zastosowania prawa Ohma jest regulacja prędkości w wiatraczku chłodzącym nas w upalne dni – zmiana prędkości polega na zmianie oporu, podczas gdy napięcie pozostanie bez zmian. Załączenie większego oporu spowolni przepływ prądu czyli spowoduje spadek natężenia i obrotów wiatraczka.

2. Wzór na prawo Ohma

Prawo Ohma możemy zapisać wzorem U = R ⋅ I. Skąd akurat taki wzór? Czy jest jakiś sposób aby go łatwo zapamiętać? Najlepszym sposobem jest zrozumienie na czym polega przepływ prądu:

• Wartość uzyskanego natężenia prądu I (czyli wielkości strumienia elektronów) zależy od podłączonego napięcia U (czyli różnicy potencjałów powodujących przepływ prądu). Przykładowo: gdy przyłożone napięcie wzrośnie dwa razy to spowoduje również dwukrotny wzrost przepływ prądu (natężenia prądu).
• Wartość uzyskanego natężenia prądu I zależy także od właściwości przewodnika – jego oporu R. Każdy przewodnik stawia pewien opór R i zmniejsza natężenie prądu, ponieważ przemieszczające się elektrony zderzają się z atomami przewodnika.

Skoro natężenie prądu (I) jest proporcjonalne do napięcia (U) i jest spowolniane przez opór (R) stawiany przez przewodnik to możemy zapisać tę zależność za pomocą wzoru: I = U/R, który możemy przekształcić wyliczając z niego napięcie U = R ⋅ I lub opór R = U/I .

\large 1)\; I = \frac{U}{R} \;\;\; 2)\; U = R\cdot I \;\;\;3)\; R= \frac{U}{I} 

3. Opór prądu elektrycznego (rezystancja)

Współczynik propocjonalności R, który odzwierciedla jak bardzo właściwości przewodnika spowalniają przepływ prądu nazwa się oporem elektrycznym lub rezystancją.

\large R = \frac{U}{I}

UWAGA
Stosunek napięcia do natężenia prądu dla danego przewodnika jest stały.

Jednostką oporu elektrycznego jest 1 om (1 Ω):

1 \Omega = \frac{1V}{1A}

Opornik ma opór 1 oma jeżeli przyłożone napięcie 1 wolta wywołuje przepływ prądu o natężeniu 1 ampera.

Konduktancja to odwrotność oporu prądu elektrycznego:

G = \frac{1}{R}

4. Prawo Ohma na wesoło

Wielu osobom w zrozumieniu i zapamiętaniu prawa Ohma oraz zależności pomiędzy natężeniem, napięciem i oporem pomaga infografika z trzema bohaterami: Woltem, Amperem i Omem.

Wyjaśnienie prawa Ohma wesoło:

• Natężenie to wielkość ładunku przepływającego przez przewodnik w czasie. Na obrazku poniżej Amper próbuje pokonać przewodnik (tubę).
• Podłączone napięcie (np. bateria) powoduje przepływ prądu. Wolt pomaga Amperowi przecisnąć się przez przewodnik. Im większa pomoc Wolta tym szybciej Amper pokona przewodnik.
• Każdy przewodnik charakteryzuje się pewnym oporem spowalniającym przepływ prądu. Om przeszkadza Amperowi pokonać przewodnik, zaciskając tubę.

A może szukasz innych wzorów i definicji? Znajdziesz ich więcej w dziale – Prąd elektryczny!

Kiedy prawo Ohma jest spełnione?

Prawo Ohma jest prawem doświadczalnym, spełnionym dla niektórych materiałów (np. metali) dla ustalonych warunków przepływu prądu, w szczególności temperatury przewodnika.

• Materiały, które stosują się do prawa Ohma, nazywamy przewodnikami omowymi lub przewodnikami liniowymi. Przykłady przewodników, które stosują się do prawa Ohma to metale (np. miedź, złoto, żelazo), niektóre materiały ceramiczne i elektrolity.
• Materiały, które nie stosują sie do prawa Ohma, w których opór jest funkcją natężenia płynącego przez nie prądu nazywamy przewodnikami nieliniowymi. Przykłady przewodników, które nie stosują się do prawa Ohma to półprzewodniki i gazy.

Prawo Ohma nie jest spełnione gdy zmieniają się parametry przewodnika, szczególnie temperatura.

Zależność oporu elektrycznego od rozmiarów przewodnika:

Opór odcinka przewodnika o stałym przekroju poprzecznym R jest wprost proporcjonalny do długości tego odcinka l i odwrotnie proporcjonalny do pola przekroju S:

\large R = \rho \cdot \frac{l}{S}

Gdzie R – opór elektryczny, ρ – opór właściwy, l – długość przewodnika, S – pole przekroju poprzecznego

Zależność ta została stwierdzona doświadczalnie przez brytyjskiego fizyka Humprehya Davego w 1822 roku, a więc przed sformułowaniem prawa Ohma.

PRZYDATNY ARTYKUŁ?
Udostępnij link innym:

Dodaj do Google Classroom

Następny temat:
Opór elektryczny

Pozostałe tematy z działu: Prąd elektryczny

Przepływ prądu | Natężenie prądu | Jednostka natężenia prądu: amper | Napięcie elektryczne | Jednostka napięcia: wolt | Prawo Ohma | Opór elektryczny | Jednostka oporu: om | Praca prądu elektrycznego | Moc prądu elektrycznego | Energia elektryczna | Obwód elektryczny | Domowa instalacja elektryczna | Izolacja i bezpieczniki | Bezpieczne korzystanie z sieci elektrycznej