Ohm's Law Calculator

Geschichte und Entdeckung

Ohm's Law wurde 1827 vom deutschen Physiker Georg Simon Ohm entdeckt und in seinem Buch veröffentlicht"The Galvanic Chain, Mathematically Worked Out". Despite being one of the most fundamental principles in electrical engineering today, Ohm's work was initially met with criticism and rejection. The German Minister of Education at the time even considered Ohm's findings as "heresies" and claimed that a physicist who taught such concepts was "unworthy to teach science."

Vor Ohm, 1781, Henry Cavendish führte Experimente mit Leyden jars, aber nie veröffentlicht seine Ergebnisse. Erst 1841 erhielt Ohm Anerkennung für seine Arbeit, als die Royal Society in London ihm die Copley-Medaille verliehen hatte, und schließlich 1849, fünf Jahre vor seinem Tod, Ohm erreichte seinen Traum, Professor für Experimentalphysik an der Universität München zu werden.

Wissenschaftliche Stiftung

Ohm's Law beschreibt eine grundlegende Beziehung in elektrischen Schaltungen: Der elektrische Strom durch einen Leiter ist direkt proportional zur Spannung an ihm, wobei die Konstante der Verhältnismäßigkeit der Widerstand ist. Diese Beziehung kann auf drei gleichwertige Weise ausgedrückt werden:

Verständnis auf der Mikroskopischen Ebene

Im Jahr 1900 entwickelte Paul Drude das Drude-Modell, das schließlich eine wissenschaftliche Erklärung für Ohm's Gesetz auf der mikroskopischen Ebene lieferte. Dieses Modell beschreibt das Verhalten von Elektronen in einem Festleiter wie Partikeln in einem Gas, wobei:

• Elektronen bewegen sich zufällig innerhalb eines Gitters von stationären Atomen (Ionen)
• Eine angelegte Spannung erzeugt ein elektrisches Feld, das Elektronen in einer bestimmten Richtung beschleunigt
• Elektronen kollidieren mit Atomen, streuen und randomisieren ihre Bewegung, kinetische Energie zu Wärme konvertieren
• Die mittlere Driftgeschwindigkeit von Elektronen und damit der Strom ist proportional zum elektrischen Feld (Spannung)

Die Entdeckung der Quantenmechanik in den 1920er Jahren verfeinerte dieses Bild weiter, was zeigt, dass Elektronen in Wellen durch Kristallgitter bewegen und Verunreinigungen und Defekte abstreuen anstatt die Gitteratome selbst.

Moderne Anwendungen und Bedeutung

Ohm's Law hat sich als unglaublich robust erwiesen, mit Anwendungen von einfachen Haushaltsschaltungen bis zu komplexen elektronischen Geräten. Es wurde geprüft, auch im atomaren Maßstab zu arbeiten, mit Experimenten, die das Gesetz hält für Siliziumdrähte so klein wie vier Atome breit und ein Atom hoch.

Einige der historischen Innovationen, die durch Ohm's Law ermöglicht werden, umfassen:

• Telegraphie (im 19. Jahrhundert): Ingenieure nutzten Ohm's Gesetz, um die Signalübertragung über lange Kupferdrähte zu optimieren
• Light Bulb Entwicklung: Thomas Edison beantragt Ohm's Prinzipien, Strom durch Filamente auszugleichen, um praktische und langlebige Glühbirnen zu schaffen
• Radiotechnologie: Frühe Pioniere wie Marconi nutzten Ohm's Gesetz, um Antennen, Oszillatoren und Verstärker für drahtlose Kommunikation zu entwerfen
• Vakuumröhren und Verstärker: Die ersten elektronischen Verstärker vertrauten auf das Verständnis der Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand
• Frühe Computer: Tausende von elektrischen Verbindungen in Maschinen wie ENIAC zu verwalten wäre ohne Ohm's Gesetz unmöglich gewesen

Einschränkungen und Erweiterungen

Während bemerkenswert nützlich, Ohm's Law hat Einschränkungen:

• Es gilt nur für widerstandsfähige Materialien und nicht alle Materialien sind ohmsch (follow Ohm's Law)
• Für Wechselstromkreise mit reaktiven Komponenten (Kapazisten, Induktoren) muss der allgemeinere Impedanzbegriff verwendet werden
• Alle Materialien zerfallen unter ausreichend starken elektrischen Feldern
• Temperaturänderungen können den Widerstand beeinflussen, so dass das Gesetz komplexer in der Praxis anzuwenden

Für modernes elektronisches Design, Ohm's Law bleibt eines der Grundprinzipien, die in allem von einfachen Schaltungsdesign bis zu den fortschrittlichsten elektronischen Geräten verwendet werden, so dass es ein Eckpfeiler der Elektrotechnik und Physik.

Ohm's Law ist ein grundlegendes Prinzip in der Elektrotechnik, das die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand in einem elektrischen Stromkreis beschreibt.

Um mit Ohm's Law zu berechnen, folgen Sie diesen Schritten:

1. 1
   Kennen Sie zwei Werte (Spannung, Strom oder Widerstand)
2. 2
   Verwenden Sie die entsprechende Formel, um den dritten Wert zu finden
3. 3
   Berechnung der Leistung mit P = V × I

Strom in einem elektrischen Stromkreis kann mit einer dieser äquivalenten Formeln berechnet werden: