Prawo Ohma mówi, że w obwodzie elektrycznym, prąd przechodzący przez rezystor pomiędzy dwoma punktami, jest związany z różnicą napięcia pomiędzy tymi dwoma punktami i jest związany z opornościąelektryczną pomiędzy tymi dwoma punktami.
Example) R = V I {\i1}{\i1}Displaystyle R={\i1}frac {\i1}{\i1} 
Gdzie I jest prądem w amperach, V jest potencjalną różnicą w woltach, a R jest stałą, mierzoną w omach, zwaną rezystancją.
Prąd jest wprost proporcjonalny do strat napięcia przez rezystor. Oznacza to, że jeśli prąd podwaja się, to tak samo jest z napięciem. Aby prąd przepływał przez rezystor, musi istnieć napięcie na całej jego długości. Prawo Ohma pokazuje zależność pomiędzy napięciem (V), prądem (I) i rezystancją (R). Można ją zapisać na trzy sposoby:
I = V R lub V = I R lub R = V I {\i1}Style I=frac {\i1}{\i1}{\i1}quad {\i1}lub V=IRquad {\i1} {\i1}quad R==frac {\i1}{\i1} 
.
Prawo Ohma mówi, że "prąd płynący w przewodniku jest wprost proporcjonalny do potencjalnej różnicy stosowanej na jego końcach, pod warunkiem, że warunki fizyczne i temperatura przewodnika pozostają stałe".
Wyjaśnienie i jednostki
W praktycznym zapisie najczęściej używa się postaci I = V / R lub równoważnie V = I·R. W tych wzorach:
- I – natężenie prądu, jednostka: amper (A);
- V – różnica potencjałów (napięcie), jednostka: wolt (V);
- R – opór (rezystancja), jednostka: om (Ω).
Przykłady obliczeniowe
1) Jeśli mamy źródło napięcia 12 V i rezystor o wartości 4 Ω, to prąd wynosi:
I = V / R = 12 V / 4 Ω = 3 A
2) Znając prąd 2 A i rezystancję 10 Ω, napięcie wynosi:
V = I·R = 2 A · 10 Ω = 20 V
Moc tracona na rezystorze
Moc elektryczna zamieniana w ciepło (lub inną postać) przez rezystor można obliczyć wzorami:
- P = V·I
- stosując Prawo Ohma: P = I²·R lub P = V² / R
Znajomość mocy jest istotna przy dobieraniu rezystorów — trzeba wybrać element o mocy znamionowej większej od mocy traconej, aby uniknąć przegrzewania się.
Szeregi i równoległe połączenia rezystorów
W obwodach z wieloma rezystorami często trzeba wyliczyć zastępczą rezystancję:
- W połączeniu szeregowym: R_tot = R1 + R2 + ... + Rn
- W połączeniu równoległym: 1 / R_tot = 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / Rn
Ograniczenia prawa Ohma i materiały ohmiczne
Prawo Ohma jest prawdziwe dla elementów, które zachowują się liniowo, czyli kiedy rezystancja pozostaje stała przy zmianie napięcia lub prądu. Takie materiały nazywamy ohmicznymi (np. większość metalicznych przewodników w niezmienionej temperaturze). Nie wszystkie elementy są ohmiczne — przykłady nieliniowych elementów to diody, tranzystory, żarówki (ich opór zmienia się wraz z temperaturą), termistory i lampy próżniowe.
Ponadto warto pamiętać, że rezystancja przewodników zwykle zależy od temperatury — wzrost temperatury metalu zwykle zwiększa jego rezystancję.
Pomiar prądu, napięcia i rezystancji
- Aby zmierzyć napięcie (V), używamy woltomierza równolegle do elementu.
- Aby zmierzyć natężenie (I), woltomierz należy włączyć szeregowo z obwodem (miernik prądu musi być w obwodzie).
- Aby zmierzyć rezystancję (R), najczęściej odłączamy element od zasilania i używamy funkcji omomierza w multimetrze.
Praktyczne zastosowania
Prawo Ohma ma wiele zastosowań w elektronice i elektryce, m.in.:
- dobór rezystorów ograniczających prąd do diod LED, czujników i innych elementów;
- projektowanie dzielników napięcia do uzyskania różnych napięć z jednego źródła;
- obliczanie strat mocy i dobór elementów o odpowiedniej mocy znamionowej;
- analiza prostych obwodów w edukacji i laboratoriach;
- kontrola parametrów grzejników i innych urządzeń grzewczych (gdzie moc = I²R).
Uwagi bezpieczeństwa
Praca z napięciami i prądami wymaga ostrożności. Zawsze wyłącz zasilanie przed pomiarem rezystancji i używaj odpowiednich narzędzi pomiarowych oraz zabezpieczeń. Przy dużych prądach i napięciach trzeba uwzględnić potencjalne zagrożenia pożarowe i porażenie prądem.
Podsumowując: Prawo Ohma to podstawowe narzędzie do analizy prostych obwodów elektrycznych, pozwalające powiązać napięcie, prąd i rezystancję. Należy jednak pamiętać o jego ograniczeniach i o tym, że nie każdy element elektryczny zachowuje stałą rezystancję.
