Ohms lov og effekt i praksis

Ohms lov binder spænding (U, volt), strøm (I, ampere) og modstand (R, ohm) sammen: U = R · I. Kender du to af dem, kan du altid finde den tredje.

Eksempel: Et 230 V varmelegeme med 50 Ω modstand trækker I = 230/50 = 4,6 A og afsætter P = 230 · 4,6 ≈ 1058 W.

For induktive eller kapacitive belastninger (motorer, lysstofarmaturer) er strøm og spænding faseforskudt. Den reelle (aktive) effekt bliver P = U · I · cos φ, hvor cos φ er effektfaktoren.

Modstande sidder sjældent alene. To grundkoblinger dækker det meste: i serie løber den samme strøm gennem alle modstande, og spændingen deler sig mellem dem; i parallel er spændingen den samme over alle, mens strømmen deler sig.

Eksempel (serie): Tre modstande på 10, 20 og 30 Ω i serie giver R = 60 Ω. På 230 V trækker kredsen I = 230/60 ≈ 3,83 A, og spændingen fordeler sig 38,3 V, 76,7 V og 115 V — størst spændingsfald over den største modstand.

Eksempel (parallel): To modstande på 10 Ω og 40 Ω parallelt giver R = (10 · 40)/(10 + 40) = 400/50 = 8 Ω — bemærk at resultatet altid er mindre end den mindste enkeltmodstand.

Kirchhoffs to love er værktøjet til kredse, der er mere end en simpel serie eller parallel. Strømloven (knudepunktsloven): summen af strømme ind i et knudepunkt er lig summen ud — der forsvinder ingen ladning. Spændingsloven (maskeloven): summen af spændingerne rundt i en lukket sløjfe er nul — det du hæver spændingen med i kilden, taber du igen over modstandene.

En leders modstand afhænger af materialet, længden og tværsnittet: R = ρ · L / A, hvor ρ er resistiviteten. Kobber har ρ ≈ 0,0175 Ω·mm²/m (dansk tabelværdi for ledningsevnen κ ≈ 56 ved 20 °C; regner man teoretisk 1/0,0175 giver det ≈ 57), aluminium ρ ≈ 0,028 Ω·mm²/m (κ ≈ 35). Aluminium leder altså kun ca. to tredjedele så godt som kobber ved samme tværsnit — derfor kræver et aluminiumskabel et større tværsnit for samme opgave.

Modstanden stiger med temperaturen. For kobber er temperaturkoefficienten α ≈ 0,0039 pr. K, så en leder, der varmes fra 20 °C til 70 °C, får ca. 20 % højere modstand: R_70 ≈ R_20 · (1 + 0,0039 · 50) ≈ R_20 · 1,20. Det er en af grundene til, at spændingsfald altid regnes ved driftstemperatur, ikke ved 20 °C.

Effekt gange tid er energi: E = P · t. Regnes P i kilowatt og t i timer, får du kilowatt-timer (kWh) — den enhed elregningen afregnes i.