Legea lui Ohm pentru portiuni de circuit

Legea lui Ohm este una dintre cele mai importante legi din fizica electricitatii, descoperita de fizicianul german Georg Simon Ohm in anul 1827. Ea stabileste relatia fundamentala dintre tensiunea electrica (U), intensitatea curentului electric (I) si rezistenta electrica (R) pentru o portiune de circuit conductor, mentinuta la temperatura constanta. Enuntul legii este: 'Intensitatea curentului electric printr-un conductor este direct proportionala cu tensiunea aplicata la capetele conductorului si invers proportionala cu rezistenta acestuia'.

Matematic, se scrie: I = U / R, unde I se masoara in amperi (A), U in volti (V), iar R in ohmi (Ω). Din aceasta formula se pot deduce si alte variante utile: U = I · R (tensiunea = intensitatea inmultita cu rezistenta) si R = U / I (rezistenta = tensiunea impartita la intensitate). Pentru a intelege mai bine, imaginati-va un circuit simplu format dintr-o baterie (sursa de tensiune), un conductor (de exemplu, un fir de cupru) si un bec.

Bateria creeaza o diferenta de potential (tensiune) intre cele doua capete ale firului, ceea ce determina miscarea ordonata a electronilor (curent electric). Rezistenta firului si a becului se opune acestei miscari. Daca dublam tensiunea bateriei, curentul se dubleaza (daca rezistenta ramane aceeasi).

Daca, in schimb, inlocuim firul cu unul mai subtire (cu rezistenta mai mare), curentul scade. Este important de retinut ca legea lui Ohm se aplica numai conductoarelor metalice la temperatura constanta (conductoare ohmmice), nu si dispozitivelor ca diodele sau tranzistoarele. In practica, putem masura tensiunea cu un voltmetru (montat in paralel cu portiunea de circuit), intensitatea cu un ampermetru (montat in serie) si apoi calcula rezistenta.

De asemenea, putem folosi legea pentru a determina un element necunoscut daca le cunoastem pe celelalte doua. De exemplu, daca un bec are o rezistenta de 10 Ω si este conectat la o baterie de 5 V, curentul prin bec va fi I = 5 V / 10 Ω = 0,5 A. Aceasta lege este fundamentala pentru proiectarea si analiza circuitelor electrice simple, de la jucarii la instalatiile din casa.

Exemple

• Exemplul 1: Un rezistor cu rezistenta de 50 Ω este conectat la o baterie care furnizeaza o tensiune de 12 V. Sa se calculeze intensitatea curentului electric prin rezistor. Rezolvare: Aplicam legea lui Ohm: I = U / R = 12 V / 50 Ω = 0,24 A. Asadar, prin rezistor circula un curent de 0,24 amperi.
• Exemplul 2: Printr-un bec trece un curent de 0,3 A atunci cand este conectat la o tensiune de 6 V. Care este rezistenta electrica a becului? Rezolvare: Din formula R = U / I = 6 V / 0,3 A = 20 Ω. Rezistenta becului este de 20 ohmi.
• Exemplul 3: O bucata de fir de constantan are rezistenta de 8 Ω. Daca masuram un curent de 1,5 A prin fir, ce tensiune este aplicata la capetele lui? Rezolvare: U = I · R = 1,5 A · 8 Ω = 12 V. Tensiunea aplicata este de 12 volti.

Concepte cheie: Legea lui Ohm: I = U / R (curentul = tensiunea impartita la rezistenta), Tensiunea electrica (U) se masoara in volti (V), intensitatea (I) in amperi (A), rezistenta (R) in ohmi (Ω), Legea se aplica conductoarelor metalice la temperatura constanta (conductoare ohmmice), Din formula se deduc variantele: U = I·R si R = U / I, Voltmetrul se montreaza in paralel, ampermetrul in serie