Ook als ‘niet-elektromonteur’ heb je op dagelijkse basis te maken met elektrische circuits. Door de ingewikkelde schakelingen in je telefoon of tablet kun je bijvoorbeeld dit artikel lezen. De meeste mensen begrijpen niet precies hoe deze circuits werken. Als elektromonteur weet jij natuurlijk al lang hoe elektrische weerstand, spanning en stroom met elkaar samenhangen. In deze blog gaan we in op de wet van Ohm, speciaal voor startende elektromonteurs. Weet jij hier al alles van? Dan nodigen wij je uit om te controleren of wij de wet van Ohm goed uitleggen.
Wat is een elektrisch circuit?
In de introductie van deze blog hebben we het over een elektrisch circuit. Om de wet van Ohm te begrijpen, is het belangrijk dat je ook begrijpt wat een elektrisch circuit is. In feite is dit ‘het pad’ voor de stroom. Een elektrisch circuit werkt wanneer de stroom in een lus kan stromen. Elektronen, die een deel zijn van de stroom, moeten kunnen bewegen van de positieve naar de negatieve kant van een stroombron. Als je een batterij of andere energiebron gebruikt, zorgt dit voor de kracht die de elektrische stroom laat bewegen. Een eenvoudig elektrisch circuit is dat van een zaklamp. Dit circuit bestaat uit drie basisdelen: een lamp, verbindingsstukken (of draden die stroom doorlaten) en een batterij.
De formule van de wet van Ohm
De wet van Ohm helpt je om elektriciteit beter te begrijpen en hoe stroom, spanning en weerstand met elkaar samenhangen. De wet van Ohm zegt eigenlijk dat als je elektriciteit door een draad laat stromen, de sterkte van die stroom afhangt van hoeveel verschil er is in elektrische kracht (= de spanning) tussen het begin en het eind van de draad. Denk aan fietsen op een helling. Hoe steiler de helling, hoe harder je moet trappen. Er is iets wat altijd hetzelfde blijft; als je de spanning deelt door de stroomsterkte, krijg je altijd hetzelfde getal. Dat getal noemen we de weerstand van de draad. Het vertelt ons hoe moeilijk het is voor de stroom om door de draad te gaan. Het is alsof we meten hoe hobbelig de weg is als we op die helling fietsen.
De Wet van Ohm wordt vaak uitgedrukt als:
U = I x R
- U staat voor de spanning in volt (V)
- I staat voor de stroomsterkte in ampère (A)
- R staat voor de weerstand in ohm (Ω)
Maar er zijn meerdere schrijfwijzen voor de wet van Ohm. Hieronder zie je welke tekens ook gebruikt kunnen worden voor de grootheden spanning, stroom en weerstand.
Welke tekens er ook gebruikt worden om de wet van Ohm weer te geven, het betekent altijd dat de spanning in een elektrisch circuit gelijk is aan de stroomsterkte vermenigvuldigd met de weerstand van dat circuit.
Wie heeft de wet van Ohm bedacht?
De Duitse natuurkundige, Georg Ohm, heeft de wet van Ohm in 1827 uitgevonden. Hij heeft hiervoor talloze experimenten uitgevoerd om de relatie tussen spanning, stroom en weerstand in één vergelijking te vinden. De wet van Ohm vormt de basis voor alle elektrische wetten en stellingen.
Hoe werkt de wet van Ohm?
De wet van Ohm legt uit hoe de stroom door een materiaal stroomt wanneer er een stroombron wordt aangesloten. Een elektrische draad of een andere geleider heeft een lage weerstand, wat betekent dat de stroom gemakkelijk kan vloeien. Bij hoge weerstand zal de stroom moeilijk kunnen vloeien. De hoeveelheid stroom in het circuit hangt dus af van de spanning gedeeld door de weerstand. Meer weerstand betekent minder stroom en andersom.
Normaal gesproken heeft elke geleider een zeer lage weerstand, dus kan je dit verwaarlozen in je berekeningen. Weerstand, gemeten in ohm (Ω), is afhankelijk van het materiaal. De wet van Ohm geeft aan dat de stroom (I) die door een geleider vloeit, recht evenredig is met de aangelegde spanning (U) en omgekeerd evenredig met de weerstand (R) van de geleider. In een grafiek van de wet van Ohm, waarbij de spanning (U) op de verticale as staat en de stroom (I) op de horizontale as, krijg je een rechte, diagonale lijn (zie grafiek hieronder). Want als de spanning toeneemt, neemt de stroom ook toe (en andersom).
Hoe pas je de wet van Ohm toe?
Stel je voor dat je een speelgoedauto hebt die werkt op batterijen. Om te zorgen dat de auto goed werkt, moet je weten welke batterij je moet gebruiken. Als de auto een weerstand heeft van 10 ohm en je wilt een spanning van 6 volt hebben, kun je de wet van Ohm gebruiken om de juiste stroomsterkte te berekenen:
I = U : R
In dit geval is dat: I = 6V : 10Ω = 0,6 A (ampère)
Nu weet je dat je een batterij nodig hebt die een stroomsterkte van 0,6 ampère kan leveren om je speelgoedauto goed te laten rijden. In deze berekening waren we op zoek naar de juiste spanning (I). Maar het kan ook zijn dat je een van de andere twee grootheden wil berekenen. Hieronder zie je hoe je dit doet.
Niet alle geleiders voldoen aan de wet van Ohm
De wet van Ohm is niet altijd van toepassing. Denk aan diodes of transistors waar de stroomsterkte van andere factoren afhankelijk is. Deze ‘niet-ohmse’ geleiders hebben wel een weerstand maar die is afhankelijk van de spanning (R = U : I). De weerstand gedraagt zich anders, afhankelijk van hoe hard we duwen (de spanning). Of als het warmer of kouder wordt. Bij de meeste materialen wordt het moeilijker voor de elektriciteit om erdoorheen te gaan als het warmer wordt. Er zijn ook materialen die zich wel houden aan de wet van Ohm, behalve op bepaalde plekken. Zo werkt het bij materialen zoals isolators en halfgeleiders. En dan zijn er nog de supergeleiders. Die gedragen zich alsof er helemaal geen weerstand is, vooral als de stroom niet te groot is. Hier is de weerstand dus nul.
Wat heb je aan de wet van Ohm?
Als elektromonteur kan je niet om de wet van Ohm heen. Je past deze toe wanneer je een elektrisch circuit ontwerpt, installeert of repareert. Sluit je een apparaat aan op een elektrisch circuit, dan wil je zeker weten dat de spanning en de weerstand op de juiste manier samenwerken en je de gewenste stroomsterkte krijgt.
Schrijf jezelf in voor de Elektromonteurs VIP lijst
Wil je meer van dit soort artikelen lezen? Schrijf je dan hieronder in voor de Elektromonteurs VIP lijst. Je ontvangt dan één keer per twee weken interessante blogs, artikelen en korte video’s over alles wat jou als elektromonteur bezig houdt.
