Νόμος του Ohm για τμήμα κυκλώματος

Ο νόμος του Ohm ανακαλύφθηκε το 1826 από τον Γερμανό φυσικό Georg Ohm. Περιγράφει πώς το ρεύμα σε έναν αγωγό εξαρτάται από την τάση που εφαρμόζεται σε αυτόν και από την αντίσταση του ίδιου του αγωγού.

Ο βασικός τύπος του νόμου του Ohm για τμήμα κυκλώματος είναι:

όπου I είναι η ένταση του ρεύματος, U η τάση στα άκρα του τμήματος, R η αντίσταση του τμήματος.

Από αυτόν τον τύπο προκύπτουν οι άλλοι δύο — μπορείτε να βρείτε οποιοδήποτε από τα τρία μεγέθη, αν γνωρίζετε τα άλλα δύο:

• ένταση ρεύματος: \(I=\dfrac{U}{R}\);
• τάση: \(U=I\cdot R\);
• αντίσταση: \(R=\dfrac{U}{I}\).

Για να μην απομνημονεύετε τρεις τύπους, είναι βολικό να χρησιμοποιείτε το «τρίγωνο του νόμου του Ohm»: καλύπτετε με το δάχτυλο το μέγεθος που ζητάτε — και βλέπετε αμέσως πώς να το υπολογίσετε.

Στο τρίγωνο, η τάση U βρίσκεται στην κορυφή, ενώ η ένταση του ρεύματος I και η αντίσταση R βρίσκονται στη βάση. Καλύψτε το μέγεθος που ψάχνετε: αν τα U και R παραμένουν δίπλα-δίπλα οριζόντια — τα πολλαπλασιάζετε (\(U=I\cdot R\))· αν το ένα μέγεθος βρίσκεται πάνω από το άλλο — διαιρείτε το πάνω με το κάτω (\(I=\frac{U}{R}\), \(R=\frac{U}{I}\)).

Και τα τρία μεγέθη του νόμου του Ohm μετρώνται σε μονάδες του συστήματος SI. Η ένταση του ρεύματος σε αμπέρ (A), η τάση σε βολτ (V), η αντίσταση σε ωμ (Ω). Είναι σημαντικό να αντικαθιστάτε στον τύπο ακριβώς αυτές τις μονάδες: αν η αντίσταση δίνεται σε κιλοώμ (kΩ) ή η ένταση σε μιλιαμπέρ (mA) — πρώτα μετατρέψτε τις στις βασικές μονάδες.

Ο νόμος του Ohm διατυπώνεται με δύο τρόπους, και είναι σημαντικό να μην τους μπερδεύετε.

Ο νόμος του Ohm για τμήμα κυκλώματος περιγράφει ένα μεμονωμένο κομμάτι του κυκλώματος χωρίς πηγή ρεύματος (για παράδειγμα, μία αντίσταση): \(I=\dfrac{U}{R}\), όπου U είναι η τάση μόνο σε αυτό το τμήμα.

Ο νόμος του Ohm για κλειστό κύκλωμα περιγράφει ολόκληρο το κλειστό κύκλωμα μαζί με την πηγή. Κάθε πηγή έχει μια εσωτερική αντίσταση r, επομένως στον παρονομαστή προστίθεται ένας ακόμη όρος:

Εδώ ε (έψιλον) είναι η ΗΕΔ της πηγής, R η εξωτερική αντίσταση του κυκλώματος, r η εσωτερική αντίσταση της πηγής. Στο τμήμα κυκλώματος υπολογίζουμε μόνο την εξωτερική αντίσταση, ενώ στο κλειστό κύκλωμα — και την «αντίσταση μέσα στην μπαταρία».

Ο νόμος του Ohm ισχύει τόσο για μία αντίσταση, όσο και για ολόκληρο το τμήμα από πολλές αντιστάσεις — απλώς πρέπει πρώτα να βρείτε την ολική (ισοδύναμη) αντίστασή τους.

• Σύνδεση σε σειρά (αντιστάσεις «στη σειρά»): οι αντιστάσεις προστίθενται — \(R=R_1+R_2+\dots\). Το ρεύμα που διαρρέει όλες τις αντιστάσεις είναι το ίδιο, ενώ οι τάσεις προστίθενται.
• Παράλληλη σύνδεση (αντιστάσεις «σε διακλάδωση»): προστίθενται οι αντίστροφες τιμές — \(\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\dots\). Η τάση σε όλους τους κλάδους είναι η ίδια, ενώ τα ρεύματα προστίθενται.

Αφού βρείτε την ολική R, εφαρμόζετε τον κλασικό νόμο του Ohm για τμήμα κυκλώματος: \(I=\dfrac{U}{R}\).