Prawo Ohma to jedno z fundamentalnych praw elektrotechniki i fizyki, opisujące zależność między napięciem elektrycznym, natężeniem prądu i oporem elektrycznym w obwodzie. Sformułowane w 1827 roku przez Georga Simona Ohma, stanowi bazę dla wszystkich obliczeń elektrycznych — od prostych instalacji domowych po zaawansowane układy elektroniczne.
Wzór i jednostki
Prawo Ohma można zapisać w trzech równoważnych formach, w zależności od szukanej wielkości:
- U = I × R — napięcie równa się natężenie razy opór
- I = U / R — natężenie równa się napięcie podzielone przez opór
- R = U / I — opór równa się napięcie podzielone przez natężenie
Jednostki SI:
- U — napięcie elektryczne w woltach [V]
- I — natężenie prądu elektrycznego w amperach [A]
- R — opór elektryczny w omach [Ω] (symbol grecka omega)
Zależność można zapamiętać za pomocą „trójkąta Ohma": wpisz U na górze, I i R na dole; przykryj palcem szukaną wielkość, a pozostałe dwie wskazują, co należy zrobić (mnożenie lub dzielenie).
Przykłady obliczeń
Przykład 1: obliczanie natężenia prądu
Żarówka o oporze 240 Ω podłączona jest do sieci 230 V. Jaki prąd przez nią płynie?
- I = U / R = 230 V / 240 Ω = 0,958 A (około 1 A)
- Moc żarówki: P = U × I = 230 × 0,958 = około 220 W
Przykład 2: obliczanie napięcia
Przez rezystor 100 Ω płynie prąd 0,5 A. Jakie jest napięcie na rezystorze?
- U = I × R = 0,5 A × 100 Ω = 50 V
Przykład 3: obliczanie oporu
Silnik pobiera prąd 4 A przy napięciu 12 V. Jaki jest jego opór wewnętrzny?
- R = U / I = 12 V / 4 A = 3 Ω
Prawo Ohma w obwodach szeregowych i równoległych
W praktycznych układach elektrycznych rezystory łączone są szeregowo lub równolegle:
- Połączenie szeregowe — opory sumują się: R_całkowity = R1 + R2 + R3 + ... Przez wszystkie elementy płynie ten sam prąd.
- Połączenie równoległe — odwrotności oporów sumują się: 1/R_całkowity = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... Na wszystkich elementach jest to samo napięcie.
Przykład dla połączenia równoległego: dwa rezystory 100 Ω i 200 Ω połączone równolegle:
- 1/R = 1/100 + 1/200 = 0,010 + 0,005 = 0,015
- R_całkowity = 1 / 0,015 = około 66,7 Ω
Ograniczenia prawa Ohma
Prawo Ohma obowiązuje dla tzw. oporników liniowych, czyli materiałów, w których opór nie zmienia się ze zmianą napięcia lub natężenia. Nie obowiązuje dla:
- Diod i tranzystorów (elementy nieliniowe)
- Żarówek wolframowych (opór zmienia się wraz z temperaturą)
- Elektrolitów i gazów w wysokich polach elektrycznych
- Półprzewodników w skrajnych warunkach
W takich przypadkach należy stosować bardziej zaawansowane modele matematyczne.
Jeśli chcesz szybko sprawdzić obliczenia związane z prawem Ohma lub mocowe, zajrzyj do kalkulatora prawa Ohma na Liczbnik.pl. Wprowadź dwie znane wielkości, a kalkulator automatycznie wyliczy trzecią oraz policzy moc elektryczną obwodu.