Legea lui Ohm

Legea lui Ohm face legătura între valorile curentului, ale tensiunii şi ale rezistenţei, fiind legea fundamental ă a electrotehnicii şi radiotehnicii, cu ajutorul căreia pot fi studiate circuitele electrice. Multe legi din electrotehnică derivă din legea lui Ohm. De aceea, trebuie să avem o noţiune clară despre a- plicarea acestei legi în cele mai variate cazuri, să înţelegem esenţa ei şi să ştim s-o folosim just în rezolvarea problemelor practice. In multe probleme din domeniul electrotehnicii şi radiotehnicii se comit adesea greşeli tocmai din cauza neaplicării corecte a legii lui Ohm.

Legea lui Ohm prevede următoarele:

Cu cît tensiunea este mai mare şi cu cît rezistenţa este mai mică, cu atît curentul este mai mare.
Mărind de cîteva ori tensiunea din circuitul electric, curentul din acest circuit se va mări în aceeaşi măsură. Mărind de cîteva ori rezistenţa circuitului, curentul se va micşora tot de atîtea ori. Tot astfel şi curentul de apă din ţeavă va fi cu atît mai mare cu cît presiunea este mai puternică şi cu cît rezistenţa opusă de ţeavă mişcării apei, va fi mai mică.

Pentru a ‘putea reda matematic în mod simplu legea lui Ohm, se ia ca unitate de măsură a rezistenţei, rezistenţa unui conductor în care se obţine un curent de 1 A la o tensiune de 1 V. Această rezistenţă este 1 Ohm.

Curentul poate fi calculat în amperi, împărţind tensiunea în volţi la rezistenţa în O . De aceea, legea lui Ohm, este exprimată de obicei prin următoarea formulă:

Calculele pe baza legii lui Ohm sînt corecte dacă tensiunea este exprimată în volţi, rezistenţa în Ohmi iar curentul în amperi. Dacă aceste valori sînt exprimate în alte unităţi, de exemplu în miliamperi, milivolţi, megohmi, etc., trebuie să le transformămă respectiv în amperi, volţi şi ohmi. Pentru a pune în evidenţă acest lucru, formula legii lui Ohm este uneori scrisă în felul următor:

Curentul poate fi calculat şi în miliamperi, dacă rezistenţa este exprimată în kiloohmi, iar tensiunea în volţi, etc. In această formă, formula este mai comodă pentru calculul circuitelor de radio.

Legea lui Ohm se poate aplica pentru orice porţiune din circuit. Dacă este nevoie să se determine curentul din porţiunea respectivă, tensiunea care acţionează pe această porţiune va fi împărţită la valoarea rezistenţei aceleiaşi porţiuni (fig. 8).

Dăm mai jos un exemplu de calculare a curentului după legea lui Ohm. Să presupunem că trebuie să aflăm curentul dintr-o lampă cu o rezistenţa de 2,5- O : tensiunea aplicată la filamentul lămpii este de 5 V. Impărţind 5 V la 2,5 ohmi, vom obţine un curent de 2 A.

Un al doilea exemplu : să aflăm curentul care se obţine sub acţiunea unei tensiuni de 500 V la o rezistenţă de 0,5 Mohmi.

Pentru efectuarea calculului trebuie să exprimăm rezistenţa în Ohmi. Vom obţine 500 000 ohmi . Dacă vom împărţi 500 V la 500 000 ohmi, vom afla că valoarea curentului este de 0,001 A sau de 1 mA.

Desesori, cunoscînd curentul şi rezistenţa va fi necesar să determinăm tensiunea cu ajutorul legii lui Ohm. In acest caz, formula legii lui Ohm va fi următoarea (care se pot scrie si in alte feluri):

Din formulele de mai sus rezultă că, cu cît rezistenţa este mai mare şi cu cît curentul este mai mare, «u atît la capetele rezistenţei sau porţiunii respective a circuitului, tensiunea va fi mai mare. Sensul acestei dependenţe poat fi înţeles uşor. Dacă nu schimbăm valoarea rezistenţei, curentul poate fi mărit numai prin mărirea corespunzătoare a tensiunii. Aceasta înseamnă că la o rezistenţă constantă, unui curent mai mare îi corespunde totdeauna o rezistenţă mai mare. Dacă dorim să obţinem aceeaşi valoare a curentului la diferite rezistenţe este evident că la o rezistenţă mai mare trebuie să se aplice în mod corespunzător şi o tensiune mai mare.

De multe ori, tensiunea din porţiunea respectivă a circuitului este denumită cădere de tensiune. Acest termen dă loc la nedumeriri. Mulţi cred despre „căderea” de tensiune că aceasta înseamnă o tensiune inutilă, pierdută. Noţiunile “de tensiune” şi de „cădere de tensiune” sînt însă cu totul identice.

Modul de calculare a tensiunii cu ajutorul legii lui Ohm poate fi arătat prin exemplul de mai jos. Să presupunem că printr-o rezistenţă de 10 kohmi trece un curent de 5 mA şi că trebuie să determinăm căderea de tensiune din această rezistenţă. Exprimăm curentul în amperi. Vom obţine 0,005 A. înmulţind această valoare cu 10 000 ohmi , vom afla că tensiunea este egală cu 50 V. într-adevăr : U =I.R = 0,005×10 000 = 50 V. Acelaşi rezultat se putea obţine şi dacă am fi înmulţit direct 5 mA cu 10 000 kohmi, adică U = 5×10 = 50 V.

Să luăm al treilea şi ultimul exemplu de aplicare a legii lui Ohm şi anume calculul valorii rezistenţei, cînd sînt cunoscute: tensiunea şi curentul. In acest caz, formula se scrie astfel (cu variante):

Rezistenţa este totdeauna un raport între tensiune şi curent.

Dacă tensiunea aplicata la o rezistenţă dată va fi mărită sau micşorată de cîteva ori, curentul se va. mări sau micşora în aceeaşi proporţie, iar raportul dintre tensiune şi curent, egal cu valoarea rezistentei, va rămîne neschimbat.

Pentru rezistenţă, formula legii lui Ohm, nu trebue înţeleasă în sensul că rezistenţa unui conductor este în funcţie de curent şi de tensiune. Se ştie că rezistenţa depinde numai de lungimea, grosimea şi felul materialului conductorului. Deşi în aparenţă formula pentru determinarea rezistenţei se aseamănă întrucit- va cu formula pentru calculul curentului, totuşi, între acestea există o deosebire principială. Curentul din porţiunea respectivă a circuitului, este într’adevăr în funcţie de tensiune şi de rezistentă şi variază în funcţie de variaţia acestor mărimi. Rezistenţa porţiunii respective a circuitului are, însă, o valoare constantă, care nu depinde de variaţiile tensiunii şi curentului, dar este egală cu raportul dintre aceste valori. Numai astfel trebue înţeleasă a treia varianta a formulei legii lui Ohm.

Daca la două rezistenţe oarecare se obţine acelaşi curent, iar tensiunile aplicate la aceste rezistenţe sunt diferite, este clar că rezistenţa la care se aplică o tensiune mai mare are o valoare corespunzător mai mare. Dacă sub acţiunea uneia şi aceleaşi tensiuni în două rezistenţe diferite se obţine un curent diferit, curentul mai mic va fi totdeauna în rezistenţa mai mare. Toate acestea, rezultă din formularea fundamentală a legii lui Ohm, adică din faptul că, un curent este cu atît mai mare, cu cît tensiunea este mai mare, iar rezistenţa, mai mică.

In exemplul de mai jos vom arăta calcularea rezistenţei potrivit legii lui Ohm. Să presupunem că trebuie să aflăm mărimea rezistenţei prin care, la o tensiune de 40 V, trece un curent de 50 mA. Vom exprima curentul în amperi: I = 0,05 A. împărţind 40 la 0,05, vom afla că rezistenţa este de 800 ohmi: