Elektronica 101: De wet van Ohm

Elektriciteit valt onder de natuurkunde. Elektriciteit is het stromen van elektronen door geleiders en halfgeleiders.

Om stroom te laten stromen moet je eerst een spanningsbron hebben. Thuis is dat vaak het stopcontact, maar ook batterijen, accu’s en zonnepanelen zijn spanningsbronnen. We gaan elektrische stroom even vergelijken met stromend water: Om water te laten stromen moet er drukverschil zijn. Dat geldt ook voor elektrische stroom. De druk op een waterleiding kun je vergelijken met de spanning op een stroomdraad. Hoe meer waterdruk er opgebouwd kan worden, hoe harder water door de leidingen stroomt. Bij spanningsbronnen is dat ook zo: een krachtige accu kan meer stroom leveren dan een klein penlite batterijtje.

Een spanningsbron moet aangesloten zijn op iets dat stroom kan geleiden. We noemen dit een (stroom)circuit, vergelijkbaar met een waterleiding. Zo’n stroomcircuit bestaat doorgaans uit draden, koperbanen op een printplaat en diverse soorten elektronica componenten.
Met water is het circuit een waterleiding of een tuinslang met vertakkingen, kranen, douche enz. Natuurlijk kan er maar een bepaalde hoeveelheid water tegelijk door een buis, slang of kraan. Dit is met stroom ook zo: een dikke koperdraad geleidt meer stroom dan een dun draadje.

Niet elk materiaal kan even goed stroom geleiden: elk materiaal heeft een bepaalde weerstand. Zo ondervindt stroom weerstand van draden en componenten zoals leds, lampjes, speakers enz.
Bij water bepaalt de dikte van de leiding hoeveel water er doorheen kan stromen. Bij een verdunning van de buis zal daar nog minder water doorheen kunnen: het water krijgt meer weerstand. Bij meer elektrische weerstand zal er ook minder stroom gaan lopen.

En nu hebben we de 3 belangrijkste dingen die met elektriciteit te maken hebben: spanning, stroom en weerstand. In de natuurkunde is het gebruikelijk om alle dingen een symbool of aanduiding te geven en natuurlijk moet elk ding worden kunnen gemeten in een bepaalde eenheid. Zoals je lengte (ℓ) in meters uitdrukt en gewicht (G) in kilo’s zijn er ook bij elektronica aanduidingen en meeteenheden.

  1. Spanning geven we aan met de letter U en meten we in Volt (V),
    lage voltages geven we aan milliVolt (mV=1/1000e =0,001 volt)
  2. Stroom geven we aan met de letter I en meten we in Ampère (A),
    lage amperages geven we aan in milli-Ampere (mA= 0,001 Ampère)
  3. Weerstand geven we aan met de letter R en meten we in Ohm (Ω),
    grote weerstanden worden aangegeven in KiloOhm of zelfs MegaOhm (resp.1.000 en 1.000.000 Ohm)

Deze eenheden beïnvloeden elkaar: hoe meer (hoe hoger de) weerstand, hoe minder stroom er kan lopen door een circuit. Hoe lager de spanning, hoe minder stroom er mogelijk is. Om uit te rekenen hoe deze verhoudingen zijn is er de Wet van Ohm. Deze is: U = I x R (spanning = stroom x weerstand)

Een paar voorbeelden:

Je hebt een 9 Volt batterij aangesloten op een lampje met een weerstand van 10 Ohm. U = I*R, 9= I*10 In dit geval moet de stroom dan 0,9 Ampère zijn. Dan is de hoeveelheid stroom die door het lampje gaat.

De wet van Ohm kun je gemakkelijk in een driehoek zetten:

Om snel de formule te zien dek je wat je wilt uitrekenen af. Wil je spanning (U) uitrekenen, dan hou je een vinger op de U. Er staat dan nog I x R. Hou je je vinger op de R (weerstand) dan is U/I (U : I) nog zichtbaar.

Waarschijnlijk heb je nu al door dat je deze formule dus ook anders kan schrijven:

Als U=I*R, dan is

R = U / I   en

I = U / R.

Oké Ron… Ik heb nooit zo goed opgelet bij wis- en natuurkunde, het is al lang geleden, je hebt toch websites en apps hiervoor? Ja natuurlijk, maar toch is het wel handig als dit basisprincipe begrijpt want je hebt het soms nodig.

Je kan dus met de wet van Ohm de spanning, de weerstand of de stroomsterkte uitrekenen. Tijd voor een paar voorbeelden:
Als je in een 12 Volt circuit een weerstand van 100 Ohm plaatst dan weet je dus dat er een stroom van 12/100= 0,12 Ampère = 120mA gaat lopen.
Meet je in een 230 Volt circuit een stroom van 2 Ampère, dan weet je dat het circuit een weerstand van 230/2= 115 Ohm heeft.
Een led heeft 20 mA (0,02 A) en 3 Volt nodig om aan te gaan: de weerstand van de led is dan R=U/I =3/0,02 =150 Ohm weerstand.

In verdere artikelen zullen we meer voorbeelden geven hoe je schakelingen kan bereken. We moeten eerst nog watt weten over vermogen en dat gaat niet over geld.

Meer informatie:

Leave a Reply

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.