Ohmin lain mukaan sähköpiirissä vastuksen läpi kahden pisteen välillä kulkeva virta on yhteydessä näiden kahden pisteen väliseen jännite-eroon ja näiden kahden pisteen väliseen sähkövastukseen. Laki on nimetty saksalaisen tutkijan Georg Ohmin mukaan. Se kuvaa lineaarista suhdetta jännitteen, virran ja resistanssin välillä ideaalitilanteessa, jossa johtimen fysikaaliset olosuhteet ja lämpötila pysyvät vakiona.
Esimerkki) R = V I {\displaystyle R={\frac {V}{I}}}} 
Kaavassa I on virta ampeereina (A), V on potentiaaliero voltteina (V) ja R on ohmeina mitattu vakio, jota kutsutaan resistanssiksi (Ω). Yksinkertaisesti: suurempi jännite antaa suuremman virran samalla resistanssilla, ja suurempi resistanssi pienentää virtaa samalla jännitteellä.
Virta on suoraan verrannollinen jännitehäviöön vastuksen läpi. Toisin sanoen, jos virta kaksinkertaistuu, niin myös jännite kaksinkertaistuu (olettaen, että resistanssi pysyy samana). Jotta virta kulkisi vastuksen läpi, vastuksen yli on oltava jännite. Ohmin laki osoittaa jännitteen (V), virran (I) ja vastuksen (R) välisen suhteen. Se voidaan kirjoittaa kolmella tavalla:
I = V R tai V = I R tai R = V I {\displaystyle I={\frac {V}{R}}\quad {\text{or}}\quad V=IR\quad {\text{or}}\quad R={\frac {V}{I}}} 
.
Soveltuvuus ja rajoitukset
Ohmin laki pätee lineaarisille (ohmisille) materiaaleille, joissa resistanssi on vakio olosuhteiden puitteissa. Monilla materiaaleilla ja komponenteilla resistanssi kuitenkin muuttuu esimerkiksi lämpötilan, valon tai jännitteen mukaan. Tällaisia eivät ole esimerkiksi diodit, transistorit tai muut puolijohdekomponentit — niitä kutsutaan ei-ohmisiksi.
Ohmin laki on makrotason laki eli se kuvaa kokonaiskäyttäytymistä. Mikroskooppisella tasolla johtimessa liikkuvien elektronien vuorovaikutukset, diffuusio ja materiaalin rakenne selittävät resistiivisuuden, mutta periaate I = V/R pätee käytännössä monissa sähkö- ja elektroniikkalaskelmissa.
Esimerkki laskusta
Jos tiedät jännitteen ja resistanssin, virta voidaan laskea muotoa I = V / R. Esimerkiksi jännite V = 12 V ja resistanssi R = 4 Ω antavat virran:
- I = 12 V / 4 Ω = 3 A.
Vastaavasti, jos tiedetään virta ja resistanssi, jännite saadaan V = I·R. Jos I = 2 A ja R = 10 Ω, niin V = 20 V.
Teho (P)
Sähkönsiirrossa kiinnostaa usein myös teho, joka kulutetaan komponentissa. Teho P on jännitteen ja virran tulo:
- P = V·I
- käyttäen Ohmin lakia voidaan johtaa myös P = I^2·R ja P = V^2 / R
Esimerkki: jos V = 12 V ja R = 4 Ω, niin I = 3 A ja P = V·I = 12 V · 3 A = 36 W.
Sarja- ja rinnankytkentä
Useita vastuksia yhdistettäessä kokonaisresistanssi määräytyy kytkennän mukaan:
- Sarjakytkennässä: R_yht = R1 + R2 + ... + Rn.
- Rinnankytkennässä: 1 / R_yht = 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / Rn.
Näitä kaavoja käytetään usein, kun lasketaan jännite- ja virtajakautumia piireissä Ohmin lain avulla.
Mittaaminen ja merkintätavat
Virtaa mitataan ampeerimittarilla (ammeter), jännitettä voltimittarilla (voltmeter) ja resistanssia yleismittarilla (ohmimittaus). Mittausperiaatteet huomioivat usein mittalaitteen sisäisen resistanssin: voltimittari liitetään piiriin rinnan mitattavan kohteen kanssa (suuri sisäinen resistanssi), ampeerimittari sarjaan (pieni sisäinen resistanssi).
Lisäksi on hyvä huomioida passiivinen merkintätapa (passive sign convention): jännite- ja virta-arvoilla on merkitystä sähkön tehon laskemisessa (esimerkiksi, voiko komponentti luovuttaa vai vastaanottaa tehoa).
Yhteenveto
- Ohmin laki antaa peruskaavat: I = V / R, V = I·R ja R = V / I.
- Se pätee parhaiten ohmisille materiaaleille ja tilanteissa, joissa olosuhteet (esim. lämpötila) pysyvät vakiona.
- Tehoa lasketaan kaavoilla P = V·I = I^2·R = V^2 / R.
- Monissa käytännön sovelluksissa on huomioitava komponenttien ei-lineaarisuus ja lämpötilariippuvuus.
Ohmin laki on perustyökalu sähkötekniikassa ja elektroniikassa — sen avulla voidaan analysoida piirejä, mitoittaa komponentteja ja ymmärtää, miten jännite, virta ja resistanssi vaikuttavat toisiinsa käytännössä.
