Ohms lov U = R·I

Fysik C · STX · C-niveau · Elektricitet (basis)

Ohms lov på Fysik C

Ohms lov er fundamentet for al elektrisk kredsløbsanalyse og en kerneformel på Fysik C. Du skal kunne bruge den til at beregne spænding, strøm og modstand i simple kredsløb.

Formlen

U = R · I

• U: spænding (Volt, V) — den "trykforskel" der driver strømmen.
• R: modstand (Ohm, Ω) — hvor svært det er for strømmen at flyde.
• I: strøm (Ampere, A) — hvor mange ladninger der bevæger sig per sekund.

Vand-analogien

• Spænding U = højdeforskel (vandtryk).
• Strøm I = vandmængde per sekund.
• Modstand R = rørets tyndhed.

Højt tryk + tyndt rør = lille mængde vand.

Lavt tryk + tykt rør = stor mængde vand.

Tre former af Ohms lov

• Find U: U = R · I (Ohms lov).
• Find I: I = U / R.
• Find R: R = U / I.

Eksempel 1

En pære med modstand R = 6 Ω er tilsluttet et 12 V batteri. Hvor stor er strømmen?

→ I = U/R = 12/6 = 2 A.

Eksempel 2

Et apparat trækker 0,5 A fra 230 V stikkontakten. Hvad er modstanden?

→ R = U/I = 230/0,5 = 460 Ω.

Effekt

P = U · I (Watt, W)

Kombinering med Ohms lov giver:

• P = I²·R (når strøm er kendt)
• P = U²/R (når spænding er kendt)

Eksempel: En 60 W pære på 230 V trækker:

→ I = P/U = 60/230 = 0,26 A.

→ R = U/I = 230/0,26 = 885 Ω.

Energi og elregning

Energi: E = P · t (kWh)

1 kWh = 1000 W i 1 time = 3,6 MJ.

Eksempel: En radiator på 2 kW kører 5 timer.

→ E = 2 · 5 = 10 kWh.

Ved pris 2,50 kr/kWh: omkostning = 25 kr.

Serie- og parallelkobling (basis)

#### Seriekobling

Komponenter i samme strømvej. Samme strøm, spænding deles.

• R_total = R₁ + R₂ + ...
• Eksempel: To 100 Ω modstande i serie = 200 Ω.

#### Parallelkobling

Komponenter i parallelle veje. Samme spænding, strøm deles.

• 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + ...
• For to ens: R_total = R/2.
• Eksempel: To 100 Ω modstande i parallel = 50 Ω.

#### Hjemmets stikkontakter

Alle stikkontakter er parallelkoblede — derfor får alle apparater 230 V.

Sikkerhed

• Sikringer (typisk 10A eller 16A i Danmark) afbryder hvis strømmen bliver for høj.
• HFI/HPFI-relæer afbryder ved fejlstrøm > 30 mA (livsfare).
• Jordforbindelse leder fejlstrøm til jord.
• 30 mA gennem hjertet kan være dødelig — derfor er HPFI obligatorisk i alle danske hjem.

Halvledere og LED (overblik)

• LED: Light Emitting Diode. Højt energieffektivitet.
• Diode: leder kun strøm i én retning.
• Transistor: styrer strøm — fundament for alle digitale kredsløb.

Almindelige fejl

• Forveksle U og I (huske: U står "lodret" som spænding/tryk, I står "vandret" som strøm).
• Glemme enheder (V, A, Ω, W).
• Bruge P = U·R (FORKERT — det skal være P = U·I eller P = U²/R).

Eksperiment

Mål I og U for forskellige R-værdier på et batteri (4,5 V eller 9 V):

1. Tilslut R, mål U over R og I gennem R.

2. Beregn R = U/I.

3. Sammenlign med modstandens nominelle værdi (farvering på modstand).

Læringsmål

• Anvende U = R·I til at beregne spænding, strøm og modstand
• Forstå vand-analogien (spænding=tryk, strøm=mængde, modstand=tyndhed)
• Beregne effekt P = U·I og energi E = P·t i kWh
• Skelne mellem serie- og parallelkobling (samme strøm vs. samme spænding)
• Forklare sikringer og HPFI-relæers funktion i hjemmet
• Læse en farvering på en modstand

Sådan kan du arbejde med emnet

• Byg et kredsløb med 9V batteri + 470 Ω modstand — mål U og I og beregn R = U/I
• Beregn: en 60 W pære på 230 V — hvad er strøm I og modstand R?
• Hjem-opgave: aflæs apparaternes effekt og beregn hvad det koster at bruge dem 1 time ved 2,50 DKK/kWh

Eksperiment

Byg et simpelt kredsløb med 9V batteri, 470 Ω modstand og en LED. Mål U over LED og R, I gennem kredsløbet, beregn R med Ohms lov.

Brobygning

Kredsløbsforståelse er fundament for el-installatør-uddannelse (EUD), elektronik-tekniker, og videregående studier i ingeniørretninger (Fysik B + Mat A er minimumskrav for civilingeniør på DTU/AAU).