Das Ohmsche Gesetz ist in der Elektrotechnik als grundlegendes Konzept von großer Bedeutung und liefert wertvolle Einblicke in das Verhalten elektrischer Schaltkreise. Wenn Sie das Ohmsche Gesetz verstehen, können Sie Spannung, Strom, Widerstand und Leistung in einem Stromkreis berechnen. In diesem Tutorial befassen wir uns mit den Prinzipien des Ohmschen Gesetzes und untersuchen, wie Leistung mit elektrischen Schaltkreisen zusammenhängt.
Ohm'sches Gesetz
Nach dem Ohmschen Gesetz fließt in einem Leiter, der zwei Punkte verbindet, ein Strom, der direkt mit der Spannung um diese Punkte herum korreliert und umgekehrt mit dem Widerstand des Leiters korreliert. Mathematisch lässt es sich wie folgt darstellen:
In dieser Gleichung stellt V die in Volt gemessene Spannung dar, I bezeichnet den in Ampere gemessenen Strom und R bezeichnet den in Ohm gemessenen Widerstand. Diese mathematische Beziehung verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand. Nach dem Ohmschen Gesetz führt ein Anstieg der Spannung an einem Stromkreis zu einem entsprechenden Anstieg des Stroms, vorausgesetzt, der Widerstand bleibt konstant. Wenn der Widerstand zunimmt, nimmt der Strom bei gegebener Spannung ebenfalls ab.
Berechnung von Spannung, Strom und Widerstand
Betrachten Sie ein Beispiel, um die praktische Anwendung des Ohmschen Gesetzes zu demonstrieren. Ein Stromkreis mit einer Spannung von 12 Volt und einem Widerstand von 4 Ohm und unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes können wir den durch den Stromkreis fließenden Strom berechnen:
Um den Wert des Stroms (I) zu ermitteln, teilen wir beide Seiten der Gleichung durch 4:
Daher beträgt in diesem Beispiel der durch den Stromkreis fließende Strom 3 Ampere.
Leistung in Stromkreisen
Leistung ist in elektrischen Schaltkreisen von großer Bedeutung, da sie die Geschwindigkeit angibt, mit der elektrische Energie verbraucht oder übertragen wird, und eine entscheidende Rolle beim Verständnis des Schaltkreisverhaltens spielt. Die Leistung (P) in einem Stromkreis kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden:
Dabei ist P die Leistung, die in Watt gemessen wird:
Die Gleichung zeigt, dass Leistung das Produkt aus Strom und Spannung ist. Dies bedeutet, dass die von einem Gerät oder einer Komponente in einem Stromkreis verbrauchte Leistung direkt proportional sowohl zum durch ihn fließenden Strom als auch zur daran anliegenden Spannung ist.
Berechnung der Leistung in Stromkreisen
Berechnen Sie nun den Stromverbrauch eines Geräts in einem Stromkreis. Angenommen, wir haben einen Stromkreis mit einem Strom von 2 Ampere und einer Spannung von 6 Volt und möchten dann die Leistung bestimmen:
Daher beträgt die Leistungsaufnahme des Geräts in diesem Beispiel 12 Watt.
Kreisdiagramm mit der Formel des Ohmschen Gesetzes
Unten finden Sie das Kreisdiagramm, das alle Formeln zur Berechnung von Strom, Widerstand, Spannung und Leistung eines beliebigen Stromkreises anzeigt:
Abschluss
Das Ohmsche Gesetz stellt eine grundlegende Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand her und ermöglicht genaue Berechnungen und Vorhersagen in elektrischen Schaltkreisen. Darüber hinaus ermöglichen uns Leistungsberechnungen, den Energieverbrauch und die Effizienz von Geräten und Komponenten innerhalb eines Stromkreises zu bewerten.