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 was een resultaat van zijn onderzoek naar warmte-ontwikkeling bij elektrische stroom. Het begrip elektrische weerstand (=spanning / stroom) werd ingevoerd. De eenheid Ω voor elektrische weerstand is naar hem vernoemd. Uitleg en toepassingen van elektrische weerstand in de praktijk.

de wet van Ohm

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

U = I R [V]

-fig 1-
-fig 1-
Hierin staan de grootheden:

  • U voor elektrische spanning; eenheid Volt [V]
  • I voor stroomsterkte; eenheid Ampère [A]
  • R voor de weerstand; eenheid Ohm [Ω]

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; de temperatuurafhankelijk van R is geen onderdeel van de wet van Ohm.

weerstand en geleiding
-fig 2-
-fig 2-
Zie figuur 2, U = l R levert een rechte lijn op in een spanning-stroom karakteristiek.
Elektrische stroom wordt als gevolg van spanning verondersteld, daarom staat U horizontaal afgebeeld, de richtingscoëfficiënt is overal gelijk aan ΔI / ΔU = 1 / R.

> het quotiënt R = U / I [Ω] wordt ohmse weerstand genoemd
> geleiders voldoen aan de wet van Ohm
> 1 / R = G = de geleiding [1/Ω = S]

De geleiding G (eenheid [S], Siemens) is het omgekeerde van de weerstand. Materialen hebben verschillende ohmse weerstanden, voor een isolator geldt dat de ohmse weerstand zeer hoog (ideaal oneindig) is.

In halfgeleiders -zoals diodes en transistoren- zijn de (spanning-stroom)karakteristieken niet-lineair. Voor supergeleiders geldt dat de weerstand gelijk aan nul is.

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 (een zogenaamde 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 opgegeven waarde). De weerstandswaarde is beschikbaar in een voorgedefinieerde reeks, de zgn. E-reeks, daarnaast zijn er weerstanden beschikbaar die aangepast zijn voor hogere vermogens.

-fig 3-<BR>
kleurcodes weerstand
-fig 3-
kleurcodes weerstand
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:
Vermogen = spanning * stroom = spanning * (spanning / weerstand) = 60 Watt.
U² / R = 60 Watt
R = U² (Volt²) / 60 (Watt) = 230² / 60 = 882 Ohm
(aangenomen 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] (l = lengte draad, A = diameter 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, dat is logisch want 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.



Wisselstroomweerstand of impedantie

-fig 4-<BR>
stroom loopt voor of achter op spanning
-fig 4-
stroom loopt voor of achter op spanning
Voor gelijkspanningen (en gelijkstromen) geldt dat er geen faseverschil zal bestaan tussen de spanning en stroom. Een wisselspanning aangesloten op een belasting levert een wisselstroom op.

Deze wisselstroom wordt niet alleen door ohmse weerstand bepaald, maar ook door inductieve en capacitieve weerstand. Inductief en capacitief gedrag van wisselstroomweerstand (of impedantie) zorgt voor een faseverschil dat opgewekt worden tussen de spanning en stroom ((figuur 4),.

  • faseverschil = het stroomsignaal gaat voor- of achterlopen ten opzichte van het spanningssignaal
  • voorlopen (is capacitief): het stroomsignaal verschuift naar voren met een fasehoek φ
  • achterlopen (inductief) , faseverschuiving φ 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 twee vectoren die beide ronddraaien met frequentie f, en een onderlinge hoek φ.

-fig 5-
-fig 5-
Een impedantie kan ook weergegeven worden als vector, met een ohmse component R en een inductieve/capacitieve component X.

De complexe schrijfwijze voor een impedantie is Z = R ± j*X.
Zie figuur 5, de totale impedantie van een spoel met serieweerstand is Z = R + jωL

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

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

Lees verder

© 2009 - 2016 Tronic, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
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 zijn voor veel mensen lastige begrippen. Vaak worden ze door elkaar gebruikt. Een manier om een beter…
Transformatoren, de spanningstransformatorTransformatoren, de spanningstransformatorTransformatorhuisjes zijn een bekend verschijnsel in het Nederlandse landschap. Via ons hoogspanningsnet wordt elektrisc…
Klussen: elektronica  Wet van Ohm bij circuits toepassenKlussen: 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…

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!