InfoNu.nl > Electronica > Diversen > De wet van Ohm en ohmse weerstand

De wet van Ohm en ohmse weerstand

De wet van Ohm en ohmse weerstand Georg Ohm (1787-1854) was een Duitse wis- en natuurkundige. Hij legde het verband tussen elektrische spanning en stroom vast in de wet van Ohm. Het begrip elektrische weerstand (=spanning / stroom) werd ingevoerd. Dit artikel bevat een beschrijving van deze wet, alsmede een uitleg over de eenheden en grootheden spanning, stroom, en weerstand.

de wet van Ohm

De wet van Ohm (voor een geleider met weerstand constant) luidt als volgt:

U = I R [V]

Hierin staan de grootheden:

  • U voor elektrische spanning; eenheid Volt
  • I voor stroomsterkte; eenheid Ampère
  • R voor de weerstand; eenheid Ohm

De wet van Ohm beschrijft het verband tussen elektrische spanning en stroomsterkte. Tussen twee punten A en B in een geleider is de spanning het product van stroomsterkte (van A naar B) en de weerstand; voorwaarde is dat de weerstand R constant is.

Ohmse weerstand

Het quotiënt R = U / I wordt ohmse weerstand genoemd. Geleiders voldoen aan de wet van Ohm. De ohmse weerstand is afhankelijk van de temperatuur: de weerstand neemt toe bij toenemende temperatuur (gemakshalve gaan we ervan uit dat de weerstand constant is binnen een geleider). Deze relatie levert een rechte lijn op in een spanning-stroom karakteristiek. De richtingscoëfficiënt van de grafiek is overal gelijk aan

  • ΔU / ΔI= U / I = R

Voor een isolator geldt dat de Ohmse weerstand zeer hoog (ideaal: oneindig) is. In halfgeleiders -zoals diodes en transistoren- gebruikt men de niet-lineaire karakteristieken die het verband tussen spanning en stroom beschrijven. Ook supergeleiders vertonen ander gedrag. Voor de laatste groep geldt dat de weerstand gelijk aan nul is.

impedanties

Voor gelijkspanningen (en gelijkstromen) geldt dat er geen faseverschil zal bestaan tussen de spanning en stroom. De elektrische weerstand is dan zuiver Ohms zijn; dit betekent dat de elektrische weerstand geen faseverschil opwekt tussen spanning en stroom.
Voor wisselspanningen (en -stromen) geldt dat een inductieve of capacitieve belasting ook een elektrische weerstand vormt voor de stroom. In deze gevallen zal er een faseverschil gegenereerd worden tussen de spanning en stroom door de elektrische weerstand, die dan impedantie genoemd wordt.

  • faseverschil = het (wissel)stroomsignaal gaat voor- of achterlopen ten opzichte van het spanningssignaal

Voorlopen: bij een capaciteit verschuift het stroomsignaal naar voren met een zekere fasehoek -phi- in de tijd (achterlopen: in een spoel, faseverschuiving naar achteren).

We kunnen dit duidelijker zichtbaar maken door te rekenen met vectoren (complexe getallen). De vector (pijl) draait in het diagram rond met frequentie f, dit stelt een periodiek signaal (bv een sinus) voor. Een faseverschil tussen spanning en stroom ziet er in het diagram uit als 2 vectoren die beide ronddraaien met frequentie f , en een onderlinge hoek phi.

Een impedantie kan ook weergegeven worden als vector, met een ohmse component R en een inductieve/capacitieve component X. De totale impedantie is Z = R ± X * j. De j is het imaginaire gedeelte van het getal. Er geldt:

  • de absolute waarde (grootte) van de vector: |Z| = √ (R² + X²)
  • de fasehoek: phi = arctan (X / R)

Voor de grootte van de stroom geldt de wet van Ohm: i(t) = U(t) / |Z|.

weerstand als elektronische component

Bij gegeven spanning zal de ohmse weerstand in een geleider de grootte van de stroomsterkte bepalen. Dit betekent dat een weerstand te gebruiken is als stroombegrenzer. Door meerdere weerstanden te gebruiken (zgn spanningsdeler) kan de spanning op een zeker punt worden vastgelegd.

weerstand als component
In de elektronica worden weerstanden gebruikt als component, en zijn beschikbaar in verschillende soorten en maten. De juiste weerstandswaarde kan gekozen worden met een zekere tolerantie (procentuele afwijking van de waarde). De weerstandswaarde is beschikbaar in een voorgedefinieerde reeks, de zgn E-reeks. Daarnaast zijn er weerstanden beschikbaar die aangepast zijn voor hogere vermogens. De ohmse weerstand wordt meestal weergegeven door een kleurcode, aangebracht in een aantal ringen rond de weerstand. Een zekere kleurcode geeft de weerstandswaarde aan en de tolerantie van de weerstand. Voor de ringen geldt het volgende:

  • de 1e ring zit het dichtst bij het uiteinde
  • de laatste ring kan zilver of goud zijn
  • de laatste ring zit op een wat grotere afstand van de rest
  • de kleur van ringen 1 en 2 en/of 3 staan voor een getal
  • de kleur van volgende ring staat voor de exponent (macht van 10)
  • de kleur van de laatste ring staat voor de tolerantie

weerstand in de installatietechniek
Alle elektrische apparaten die u in uw huis gebruikt hebben ook een elektrische weerstand of impedantie. Zo zal een lamp van 60 Watt ongeveer de volgende weerstand hebben:
We weten dat Vermogen = Spanning * Stroom = Spanning * (Spanning / Weerstand) = 60 Watt.
60 Watt = U * (U / R) = U² / R
R = U² (Volt²) / 60 (Watt) = 220² / 60 = 800 Ohm
(We gaan ervan uit dat de temperatuur constant is, en dus geen invloed heeft op de weerstandswaarde).

Ook de bedrading van het lichtnet in uw huis heeft een zekere weerstand. De installatie in uw huis verloopt vanaf de meterkast met zekeringen via installatiedraad en verdeeldozen naar alle wandcontactdozen ('stopcontact') en apparatuur. Dit installatiedraad is gemaakt van koper met een zekere doorsnede en daaromheen een kunststof isolator. De weerstand van zo'n draad kan men eenvoudig berekenen met behulp van de volgende formule:

  • R = (l / A) * ρ

met ρ = soortelijke weerstand van koper = 17,5 [mΩ / m] en l, A = lengte, diameter van de draad [mm²]

Een stuk installatiedraad met 1,5 mm² doorsnee en 10 meter lengte zal dus een weerstand hebben van:
R = (10/1,5) * 17 mΩ = 116,7 mΩ
Deze waarde is erg laag, hetgeen in de lijn der verwachting ligt. We willen graag dat de geleiders in ons lichtnet een zo laag mogelijke weerstand hebben. Een gevolg van de wet van Ohm is namelijk dat U = I * R, oftewel over elke component waar een zekere stroom doorloopt zal ook een spanning staan. De 230 Volt die u thuis krijgt aangeboden moet ten volle worden benut voor de apparatuur die erop aangesloten is. We willen niet dat een gedeelte van die 230 Volt verloren gaat doordat er op de aanvoer van deze spanning een spanning(kje) komt te staan van I * R. Daarom moet de R van de geleiders zo laag mogelijk zijn.

Lees verder

© 2009 - 2014 Tronic, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde links
Elektronica goed begin en Startpagina Belgie.
Gerelateerde artikelen
Stroom, spanning en weerstandStroom, spanning en weerstandWe hebben overal te maken met spanning en stroom, maar wat is het nu eigenlijk. En waarom zit er in elk apparaat een wee…
Elektriciteit en Energie (stroom)Elektriciteit en Energie (stroom)Elektriciteit Energie Stroom. Wat is elektriciteit precies? Wat is volt, ampère, ohm of watt ? Wie vond de batterij nu e…
Spanning en stroom simpel uitgelegdSpanning en stroom simpel uitgelegdSpanning en stroom zijn voor veel mensen lastige begrippen. Vaak worden ze door elkaar gebruikt. Een manier om een beter…
Klussen: elektronica Wet van Ohm bij circuits toepassenDe Wet van Ohm legt het verband vast tussen spanning, stroom en weerstand. Wanneer je deze wet begrijpt en toepast wordt…
Stroom meten AC en DCStroom meten AC en DCHet meten van een elektrische stroom doet men met een multimeter (universeelmeter), stroomtang of energiemeter. Het fysi…

Reageer op het artikel "De wet van Ohm en ohmse weerstand"

Plaats een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Reacties

Gerritseric (infoteur), 14-02-2010 18:51 #2
Dat is correct. Bij mijn weten is het in de volksmond 'V', ik heb nog nooit een techneut 'U' horen zeggen :-D

Lars, 14-02-2010 12:50 #1
De wet van Ohm
De wet van Ohm (voor een geleider met weerstand constant) luidt als volgt: V = I? R

Hierin staan de grootheden:

* V voor elektrische spanning; eenheid Volt
* I voor stroomsterkte; eenheid Ampere

V is geen grootheid maar een eenheid, het moet natuurlijk U zijn
* R voor de weerstand; eenheid Ohm

Infoteur: Tronic
Rubriek: Electronica
Subrubriek: Diversen
Reacties: 2
Schrijf mee!