What is the relationship between voltage, current, and resistance in Ohm's law?

Ohm's law defines the relationship as V = I × R, where voltage (V) is measured in volts, current (I) in amperes, and resistance (R) in ohms. For a constant resistance, current is directly proportional to applied voltage and inversely proportional to resistance. This fundamental relationship allows calculation of any one quantity if the other two are known.

How does a resistor behave differently from a light bulb in a circuit?

A resistor maintains approximately constant resistance regardless of voltage or current. A light bulb's resistance changes significantly with temperature—as the filament heats, resistance increases and current decreases. This temperature-dependent behavior causes the light bulb's current-versus-voltage plot to be nonlinear, unlike the straight-line relationship for resistors.

Why does current flow in the opposite direction to electron movement?

Electrons carry negative charge and move through wires in the direction opposite to conventional current flow. Because electrons are negatively charged, their movement in one direction defines current as flowing in the opposite direction. This convention allows consistent description of current behavior throughout electrical circuits.

What makes a light-emitting diode act as a one-way valve for current?

An LED allows current to flow only when voltage is positive and exceeds a threshold value. In the forward direction, current increases rapidly as voltage increases. In the reverse direction, no current flows regardless of voltage magnitude. This directional behavior demonstrates how an LED functions as a one-way valve, passing current through low resistance forward and blocking it in reverse.

How does resistance affect current flow at a constant voltage?

According to Ohm's law, higher resistance reduces current flow at constant voltage. By placing a resistor in series with a device, you can limit current and prevent damage or reduce shock risk. For example, choosing a light bulb with appropriate resistance ensures a flashlight's batteries supply suitable current without burning out the bulb.

What happens to a light bulb's resistance when it is first turned on?

When a light bulb is first turned on, the filament is at room temperature with relatively low resistance, causing current to jump to a high level initially. As the filament heats up, resistance increases significantly and current drops to a lower, constant value. This temperature-dependent resistance change explains why current is highest immediately after power is applied.

What role does electric potential play in circuit operation?

A power supply or battery has positive and negative terminals that define high and low electric potential values. The difference between these potentials is voltage, which drives charge movement through the circuit. This voltage difference is essential for creating current flow, making electric potential fundamental to all circuit operation.

Ohmsches Gesetz

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Ohmsche Gesetz bezieht sich Spannung, Strom und Widerstand für ein elektrisches Bauelement oder eine Schaltung.

Spannung, V, Strom, Widerstand, R, und ich sind grundlegend für den Betrieb von allen elektronischen Geräten wie Radios, Musik-Playern und Computern sowie einfacheren elektrischen Anwendungen wie Hausleitungen, Sicherungskästen und Hausbeleuchtung. Die Schaltungen in all diesen Fällen Verhalten vorhersehbar und können aufgrund des Ohmschen Gesetzes rational gestaltet werden.

Dieses Video wird einführen Schaltung Terminologie, Symbole und Grafiken, und dann zeigen, wie eine einfache Schaltung verdrahten. Darüber hinaus wird der Strom durch eine Komponente und die Spannung über eine Komponente gemessen werden.

Die Ausgabe der ein Netzteil oder Batterie hat sowohl positive als auch negative Terminals, die jeweils hohe und niedrige Werte einer Menge genannt elektrisches Potentialdefinieren. Der Unterschied in diesem elektrisches Potential ist Spannung, gemessen in Volt. Erfahren Sie mehr über diese Terminologien finden Sie das Video auf elektrisches Potential in dieser Sammlung.

Ein Kreis ist ein Netzwerk von Komponenten miteinander verbunden, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Aktuelle ist die Bewegung einer Menge pro Sekunde und wird gemessen in Ampereoder Ampere, kurz. Interessant ist, bewegen sich nur Elektronen, die negativen Ladung haben, durch Drähte in einem Kreislauf. Wegen ihrer negativen Ladung fließen die Elektronen in Richtung entgegengesetzt zu der aktuellen. Elektrischer Strom kann nur fließen durch Leitungen und Komponenten verbunden in eine komplette Schleife viel wie Wasser aktuelle aus einem Reservoir durch eine Pumpe in einem Wasserrad und zurück in das Reservoir.

Zu einem gewissen Grad behindern alle elektrischen Elemente den Stromfluss, wie der Engpass in einem Rohr, das die Strömung des Wassers reduziert. Widerstand beschreibt dieses Phänomen und wird in Ohmgemessen. Ohmsche Gesetz definiert Widerstand als Spannung über eine Komponente geteilt durch Strom durch das Bauteil.

Für Komponenten speziell Widerständegenannt ist der Widerstand näherungsweise konstant. Der Widerstand auf einer gemeinsamen Platine ist in der Regel ein kleines zylindrisches Objekt mit Bands vertreten einen Farbcode für den Widerstand. Nach dem Ohmschen Gesetz ist der Strom durch einen konstanten Widerstand direkt proportional zu der angelegten Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand. In Wirklichkeit erhöht den Widerstand der meisten Materialien in der Regel als Temperaturerhöhungen.

Der Widerstand einiger Geräte wie Dioden, variiert auch mit dem Betriebszustand-das heißt, Spannung und Strom-neben anderen Faktoren. Eine Diode ist ein Gerät, das erlaubt, eine sehr gute Näherung, Strom nur in eine Richtung fließen. Infolgedessen verhält er sich wie ein Einwegventil, vorbei in Richtung "vorwärts" Strom durch einen sehr geringen Widerstand und Verbot über eine extrem hohe Beständigkeit im "Rückwärtsgang."

Eine Licht emittierende Diode, auch bekannt als ein "LED", ist eine Diode, die mit dem Fluss der Durchlassstrom beleuchtet ist. Wie eine einfache Diode passieren Strom in Sperrrichtung, in welchem Fall es nicht leuchtet eine LED nicht.

Mit einer einfachen Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand, ohmsche Gesetz-häufig ausgedrückt als V gleich mal ich R-macht es möglich, eine dieser Mengen zu berechnen, wenn die beiden anderen bekannt sind.

Dieses Video zeigt, dass die Spannung über eine Komponente und der Strom durch sie leicht gemessen werden kann. Diese Experimente auch demonstrieren des Ohmschen Gesetzes in verschiedenen Schaltkreisen und veranschaulichen die Beziehung zwischen Strom und Spannung für einen Widerstand, eine Glühbirne und einer Leuchtdiode.

Die Messung Apparatur besteht aus einer Spannungssensor, ein Stromsensor, ein Netzteil, ein computergesteuertes Messsystem und die Komponenten getestet werden.

Um die Mess-Software zu laden, doppelklicken Sie auf das "ohmsche Gesetz"-Symbol auf dem Desktop des Computers. Nachdem das Programm geladen ist, wird der Bildschirm sollte eine Grafik, einer Tabelle anzeigen und in der unteren linken Ecke Boxen mit Spannungs- und Strommessungen.

Klicken Sie auf "Null" und wählen Sie "Null alle Sensoren", Versatz in das Datenerfassungssystem zu entfernen. Spannung und aktuelle Messwerte sollte Null sein, wenn die Leitungen auf den Apparat nicht mit nichts verbunden sind.

Wählen Sie die Daten, die dargestellt werden, durch Klicken auf die Achsenbeschriftung und die gewünschte Option. Deaktivieren Sie für die y-Achse nur Elemente, die nicht gezeichnet werden. Legen Sie das Diagramm zeigen aktuelle auf der y-Achse und die Spannung auf der x-Achse.

Als nächstes legen Sie den Maßstab der y-Achse auf minus 0,3 bis positive 0,3 Ampere, und legen Sie den Maßstab der x-Achse auf minus 5 bis positive 5 Volt.

Eine Widerstand-Box, die für verschiedene Werte der Widerstand eingestellt werden kann, wird im ersten Experiment verwendet, um zu beobachten, wie Strom mit Spannung einen Widerstand variiert.

Bis 100 Ohm Widerstand das Feld festgelegt. Dann Draht zusammen Netzteil, Spannung und Stromsensoren und Widerstandsdekaden wie im Schaltplan dargestellt. Legen Sie abschließend die Strom und Spannung Ausgänge des Netzteils die Maximalwerte.

Klicken Sie auf das grüne Pfeil-Icon um die Datensammlung zu starten. Reduzieren Sie langsam die Versorgungsspannung auf den minimalen Wert. Dann kehren Sie die Leitungen an der Stromversorgung und steigern Sie langsam die Spannung wieder auf den maximalen Wert. Dadurch sollte ein Diagramm der aktuellen gegen Spannung, überspannt den Bereich von-5 bis + 5 Volt. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis die Grafik frei von Rauschen ist, dann speichern Sie die Daten zu.

Für den 100-Ohm-Widerstand ist die Handlung des aktuellen versus Spannung eine gerade Linie. Führen Sie eine lineare Anpassung an die Daten und notieren Sie die Steigung der Linie. Die Neigung sollte sehr nahe 0.0100 Amp/Volt, der Kehrwert des Widerstandes sein.

Jetzt bis 200 Ohm Widerstand das Feld festgelegt und wiederhole das Experiment um ein weiteres Grundstück von Strom und Spannung zu erhalten über den Bereich von 04:55 Volt. Diesmal sollte die Steigung sehr nahe 0.00500 Amp/Volt, wieder den Kehrwert des Widerstandes.

Für einen konstanten Widerstand besagt ohmsche Gesetz, dass Strom durch den Widerstand proportional zur angelegten Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand ist. Dies zeigt sich in den Daten für die 100 Ohm und 200 Ohm Widerstände.

Ersetzen Sie für das nächste Experiment Feld Widerstand durch eine kleine Glühbirne, wie in der schematischen Abbildung gezeigt. Die Spannungsregelung am Netzteil sich maximale und Datenerfassung. Langsam Spannung auf das Minimum reduzieren dann langsam Spannung wieder auf das Maximum erhöhen. Der Computer wird ein Grundstück von Strom und Spannung über den Bereich von etwa 0,7 bis + 5 Volt anzeigen.

Umkehren der Versorgung die Starkstromleitungen, stellen die Spannungsregelung auf Maximum und wiederholen Sie den Vorgang, der die Spannung auf den minimalen Wert zu reduzieren und wieder auf den Maximalwert zu erhöhen. Der Computer wird ein Grundstück von Strom und Spannung über den Bereich von etwa -0.7 bis-5 Volt anzeigen.

Die Handlung des aktuellen gegen Spannung für die Glühbirne ist nicht annähernd so linear wie bei den Widerständen. Die Grafik zeigt auch, dass im Allgemeinen der Strom bei einer bestimmten Spannung höher ist, wenn Spannung im Vergleich steigt zu was es mit der gleichen Spannung ist, wenn die Spannung sinkt.

Wenn die Spannung steigt, wird der Faden aufgewärmt. Mit einem Faden, der Kühler beginnt, sinkt des Widerstands und der Strom ist höher. Wenn die Spannung sinkt, ist der Faden von einer höheren Temperatur, Abkühlung so es einen höheren Widerstand und einen niedrigeren Strom im gleichen Arbeitspunkt hat.

Zeichnen Sie jetzt aktuelle versus Zeit anstelle von Strom und Spannung. Um dies zu tun, ändern der horizontalen Achse um Zeit zu messen.

Passen Sie die Spannung auf das Maximum, damit die Lampe hell leuchtet. Dann schalten Sie die Stromversorgung. Klicken Sie auf den grünen Pfeil um die Datensammlung zu starten und dann die Stromversorgung wieder einzuschalten.

Strom durch die Glühlampe ist hoch, sobald die Stromversorgung eingeschaltet ist, dann auf einen niedrigeren, konstanten Wert fällt. Während die Lampe ausgeschaltet ist, wird der Faden ist bei Raumtemperatur und hat einen relativ geringen Widerstand.

Wenn die Lampe zuerst eingeschaltet wird, springt der Strom auf ein hohes Niveau wegen dieser geringen Widerstand. Allerdings steigt der Widerstand des Fadens deutlich mit der Temperatur-wächst als Glühfaden erhitzt, Widerstand und Strom sinkt. Schließlich seine Temperatur stabilisiert und aktuelle ist konstant.

Legen Sie abschließend die Achse wieder aktuelle versus Spannung anzeigen und verwenden einen Leuchtdiode-ein "LED"-in Ort der Glühbirne. Der maximale Strom für gemeinsame LED beträgt rund 30 mA, so dass der Strom sorgfältig überwacht werden, muss um zu verhindern, dass die LED ausbrennen.

Verwenden Sie das Verfahren aus den vorherigen versuchen, um ein Diagramm des Stromes als Funktion der Spannung für die LED zu erhalten. Zunächst gelten Sie positiven Spannung über der LED, und passen Sie die Versorgungsspannung von Maximum auf Minimum. Dann schalten Sie den Stromversorgung führt und passen Sie die Spannung von mindestens hinten auf maximum, die Direktionalität der LED zu beobachten.

Die daraus resultierende Handlung zeigt, dass eine LED kann Strom fließen nur, wenn die Spannung positiv und größer als ein bestimmter Schwellenwert ist. Sobald die Diode "schaltet" erhöht Strom schnell zunehmender Spannung. Jedoch fließt kein Strom für negative Spannung. Dieses Verhalten zeigt, wie eine LED wirkt wie ein Einwegventil für Strom.

Elektronische Geräte sind heutzutage allgegenwärtig, und ohmsche Gesetz hat eine Rolle in jedem einzelnen dieser Gadgets.

Zum Beispiel soll die Glühbirne in eine Taschenlampe mit zwei 1,5-Volt-Batterien in Serie zu arbeiten. Daher muss eine Glühbirne mit einem geeigneten Widerstand gewählt werden, so dass die Batterien eine entsprechende Menge Strom bieten, die Lampe leuchten hell, ohne ausbrennen zu machen. Ohmsche Gesetz hilft diese Wahl der Lampe führen.

Eine weitere Anwendung des Ohmschen Gesetzes ist zur Strombegrenzung an ein bestimmtes Gerät, vielleicht um das Risiko eines elektrischen Schlages oder zum Schutz des Geräts selbst geliefert. Ohmsche Gesetz sagt uns, dass für eine gegebene Spannung, desto höher der Widerstand, desto geringer Strom. Wir können daher, indem man einen Widerstand in Reihe mit dem Gerät, begrenzen den Strom durch das Gerät und damit verhindern, dass eventuelle Schäden.

Sie habe nur Jupiters Einführung in des Ohmschen Gesetzes beobachtet. Sie sollten nun das Verhältnis zwischen der Spannung über ein elektrisches Bauelement, seine Widerstandsfähigkeit und der resultierende Strom durch, sowie die Unterschiede in das elektrische Verhalten von Widerständen, Glühbirnen und Leuchtdioden verstehen. Danke fürs Zuschauen!