top of page

Prawo Ohma w praktyce - fundament pracy każdego elektryka


Prawo Ohma jest jedną z najbardziej fundamentalnych zależności w elektrotechnice. Choć często kojarzone z teorią i szkolnymi wzorami, w rzeczywistości to narzędzie, bez którego trudno wyobrazić sobie codzienną pracę elektryka, projektanta instalacji czy serwisanta automatyki. W tym artykule pokażemy, jak prawo Ohma jest wykorzystywane na co dzień – od projektowania po diagnozowanie usterek.


1. Co to jest prawo Ohma?

Prawo Ohma opisuje zależność między trzema wielkościami fizycznymi: napięciem elektrycznym (U), natężeniem prądu (I) oraz oporem elektrycznym (R). Sformułowane zostało przez niemieckiego fizyka Georga Simona Ohma w 1827 roku w pracy „Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet”.
Zależność ta w najprostszej postaci ma formę:
I = U/R
To oznacza, prąd płynący przez przewodnik jest wprost proporcjonalny do napięcia przyłożonego do tego przewodnika i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji.

2. Wzory i przekształcenia prawa Ohma

Prawo Ohma można zapisać na kilka sposobów, w zależności od znanych wartości:

  • U = I × R (obliczanie napiecia)

  • I = U / R (obliczanie pradu)

  • R = U / I (obliczanie oporu)


Dodatkowo w praktyce elektrycznej łączymy prawo Ohma z wzorami na moc. Wiedząc, że

  • P = U × I

    i korzystając z prawa Ohma dochodzimy do postaci

  • P = I² × R

  • P = U² / R

Te wzory wykorzystywane są do obliczania strat mocy, zapotrzebowania energetycznego czy określenia nagrzewania się elementów instalacji.




3. Praktyczne zastosowania prawa Ohma w pracy elektryka

Dobór przekrojów przewodów

Jednym z kluczowych zastosowań prawa Ohma jest obliczanie spadku napięcia na przewodach. W instalacjach domowych dopuszczalny spadek napięcia między źródłem a odbiornikiem to zazwyczaj maks. 3–5%. Przy długich odcinkach przewodów ma to ogromne znaczenie.
Przykład: Jeśli przez przewód o długości 30 m i przekroju 2,5 mm² płynie prąd 16 A, przyjmując opór właściwy miedzi 0,0175 Ω·mm²/m, całkowity opór przewodu (dwa kierunki) wynosi:
R = (2 × 30 m × 0,0175) / 2,5 = 0,42 Ω
Spadek napiecia: ΔU = I × R = 16 A × 0,42 Ω = 6,72 V
Dla napięcia 230 V to ponad 2,9% spadku – dopuszczalne, ale blisko granicy.

Obliczenia doboru zabezpieczeń

Zanim zamontujemy bezpiecznik lub wyłącznik nadprądowy, musimy znać natężenie prądu w obwodzie. Przykładowo: podłączamy odbiornik o rezystancji 14 Ω. Przy napięciu 230 V pobierze on:
I = U / R = 230 V / 14 Ω = 16,4 A
Elektryk zastosuje tu wyłącznik B20 lub C20, zależnie od charakterystyki obciążenia.

Diagnozowanie usterek

Prawo Ohma jest kluczowe przy analizie spadków napięć i lokalizowaniu awarii. Przykładowo – jeśli odbiornik nie pracuje poprawnie, a napięcie przy obciążeniu spada, oznacza to, że rośnie opór w przewodzie lub złączach (np. przez korozję, nadpalone styki, uszkodzenia mechaniczne).

  1. Przykłady obliczeń – studium przypadku

Problem: Klient zgłasza, że przy włączonym czajniku (2000 W) światła przygasają.

🔎 Analiza:

  • Napięcie spada z 230 V do 210 V przy 9 A.
  • Obliczamy opór linii: R = ΔU / I = (230 – 210) / 9 = 2,22 Ω
  • Dla linii długości 30 m to wartość zbyt duża, sugerująca zły styk lub zbyt cienki przewód.

Pomiary i kontrola jakości – prawo Ohma w praktyce pomiarowej

Pomiar oporu izolacji, uziemienia, rezystancji połączeń ochronnych – wszystkie te działania opierają się na przekształceniach prawa Ohma. Pomiarowcy używają między innymi:

  • mierników rezystancji izolacji (500–1000 V)

  • mierników impedancji pętli zwarcia

  • mikroomomierzy 


🔍 Przykład:

Miernik rezystancji izolacji podaje 500 V i rejestruje prąd 0,2 mA →R = 500 / 0,0002 = 2,5 MΩ – poprawna izolacja.

5. Ciekawostki historyczne i techniczne

  • Ohm był długo ignorowany – jego badania uznawano za zbyt abstrakcyjne, dopiero po latach zyskały uznanie.
  • Jednostka oporu – om (Ω) została oficjalnie przyjeta w 1881 r.
  • W półprzewodnikach prawo Ohma nie obowiązuje – opór zmienia się wraz z temperaturą, napięciem, światłem itd.

Prawo Ohma w instalacjach przemysłowych

W przemyśle stosuje się prawo Ohma w szerszym kontekście:
  • Obliczenia zwarciowe (dobór zabezpieczeń, czas wyłączania),
  • Analiza sieci zasilających rozległe obiekty,
  • Obliczenia nagrzewania kabli (straty Joule’a – I² × R × t),
  • Projektowanie układów zasilania falowników, napędów i maszyn CNC.

📌 Ciekawostka:

W sieciach SN i WN stosuje się również rozszerzenie prawa Ohma do liczb zespolonych, uwzględniając impedancję:U = I × Z, gdzie Z = √(R² + X²) (opór i reaktancja)

  1. Kiedy prawo Ohma nie działa?

Prawo Ohma jest przybliżeniem i nie działa w każdej sytuacji.

Przykłady wyjątków:

  • Diody LED – napięcie zmienia się nieregularnie względem prądu.
  • Żarówki – opór rośnie w trakcie nagrzewania (opór żarnika może wzrosnąć 10×!).
  • Nadprzewodniki – opór zanika w temperaturach bliskich zera bezwzględnego.
  • Elementy elektroniczne (tranzystory, tyrystory) – wymagają analizy nieliniowej.

Podsumowanie – czy prawo Ohma to tylko teoria?


Zdecydowanie nie. Prawo Ohma to najbardziej praktyczne narzędzie, jakim dysponuje elektryk. Od prostych obwodów domowych po zaawansowane systemy przemysłowe – pozwala zrozumieć, przewidywać i kontrolować zachowanie układów elektrycznych.
Podsumowując słowami profesora Władysława Mielczarskiego:
„Bez prawa Ohma nie byłoby możliwe zaprojektowanie żadnej współczesnej instalacji – od domowej rozdzielni po sieć przesyłową wysokiego napięcia.”(Źródło: "Podstawy elektroenergetyki", PŁ 2018)

 
 
 

Comments

bottom of page