Resistans: vad ohm betyder när man håller i ett motstånd

Jag löder in motstånd på nästan varje kretskort jag bygger, och i flera år kunde jag ärligt talat inte förklara vad ohm faktiskt mäter. Jag visste bara att fel värde gav rök. Nu vet jag bättre, och här är förklaringen jag önskar att någon gett mig från början.

Resistans är ett mått på hur mycket ett material eller en komponent bromsar den elektriska strömmen. Den mäts i ohm, med tecknet Ω (den grekiska bokstaven omega), och sambandet till spänning och ström beskrivs av Ohms lag: U = R × I, där U är spänning i volt, R är resistans i ohm och I är ström i ampere. Wikipedia beskriver resistans som just den strömbegränsande förmågan hos en krets.

En vattenanalogi som faktiskt fastnade för mig

Jag brukar tänka på en elektrisk krets som ett rör med vatten. Spänningen är trycket som driver vattnet framåt, strömmen är hur mycket vatten som flödar per sekund, och resistansen är hur trång röret är. Ett smalt rör (hög resistans) släpper igenom mindre vatten vid samma tryck. Ett brett rör (låg resistans) släpper igenom mer.

Det förklarar varför en hög resistans ger lägre ström vid samma spänning, och varför en kortslutning, alltså praktiskt taget noll resistans, får strömmen att rusa iväg tills något går sönder eller en säkring löser ut.

Vad som faktiskt bestämmer resistansen

Resistansen i en ledare beror på tre saker, enligt Kjell & Companys genomgång av grundläggande ellära:

• Materialet. Koppar leder ström bra (låg resistans), medan till exempel nikrom (som används i värmeelement) har betydligt högre resistans.
• Längden. Ju längre ledare, desto högre resistans. En lång sladd bromsar strömmen mer än en kort av samma sort.
• Tvärsnittsarean. En tjockare ledare har lägre resistans än en tunn, av samma material och längd. Det är därför kraftiga strömmar behöver grova kablar.

I praktiken, när jag bygger, är det sällan sladdarnas egen resistans jag bryr mig om (den är oftast försumbar på mina hobbyprojekt). Det är motstånden, komponenterna som är gjorda för att ha en specifik resistans, som jag faktiskt räknar på.

Så läser jag ett motstånds värde

De flesta motstånd jag har i lådan är för små för att skriva ohmvärdet i klartext, så tillverkarna målar i stället färgade ringar runt komponenten. En vanlig fyrbandskod fungerar så här: de två första ringarna är siffror, den tredje är en multiplikator, och den fjärde är toleransen (hur mycket det verkliga värdet får avvika).

Färg	Siffervärde	Multiplikator
Svart	0	× 1
Brun	1	× 10
Röd	2	× 100
Orange	3	× 1 000
Gul	4	× 10 000
Grön	5	× 100 000
Blå	6	× 1 000 000
Violett	7	-
Grå	8	-
Vit	9	-

Ett motstånd märkt gul-violett-röd-guld blir alltså 47 följt av två nollor: 4 700 ohm, eller 4,7 kiloohm som det oftast skrivs. Jag läser fortfarande fel ibland, särskilt på brun och röd i dålig belysning, så jag dubbelkollar nästan alltid med multimetern innan jag löder fast något. Vill du bli säkrare på att mäta rätt har jag skrivit mer om hur jag mäter ström med multimeter utan att bränna säkringen, vilket är en helt annan mätning än resistans men lika lätt att göra fel på.

Den fjärde ringen, ofta guld eller silver, är komponentens tolerans. Guld betyder att det verkliga värdet ligger inom 5 procent av det märkta, silver betyder 10 procent. Ett motstånd märkt 300 ohm med guldring kan alltså i verkligheten mäta upp till 315 eller ner till 285 ohm, och fortfarande vara helt inom specifikation. Det är sällan ett problem i mina projekt, men det är bra att veta varför multimetern ibland visar ett annat värde än vad jag trodde jag löt fast.

Blir resistansen olika beroende på temperatur

Kort svar: ja, lite, men oftast inget jag behöver bry mig om på hobbynivå. De flesta vanliga motstånd (kolfilm eller metallfilm) ändrar resistans marginellt när de blir varma, och den effekten är försumbar i ett batteridrivet Arduino-projekt som knappt värms upp. Där temperaturberoendet faktiskt används med flit är i en särskild komponenttyp som kallas NTC-motstånd (negativ temperaturkoefficient), som medvetet ändrar resistans kraftigt med temperaturen och därför fungerar utmärkt som enkel temperatursensor. Det är en helt annan artikel, men värt att nämna eftersom det är samma grundbegrepp, resistans, som gör hela grejen möjlig.

Ett räkneexempel från bänken

Häromkvällen mätte jag spänningen över ett okänt motstånd i en krets till 6 volt, och strömmen genom det till 20 milliampere, alltså 0,02 ampere. Då kan jag räkna ut resistansen genom att skriva om Ohms lag:

R = U / I

R = 6 V / 0,02 A = 300 Ω

Motståndet var alltså på 300 ohm. Jag kunde också ha gått åt andra hållet: om jag hade vetat att resistansen var 300 ohm och ville ha 20 milliampere ström, hade jag räknat ut vilken spänning som krävdes: U = R × I = 300 × 0,02 = 6 volt. Samma formel, tre olika sätt att använda den beroende på vad jag redan känner till och vad jag söker efter.

Vanliga missförstånd jag själv haft

Ett tag trodde jag att högre resistans alltid var “säkrare”, eftersom det begränsar strömmen. Det stämmer i viss mening, men ett för högt motstånd kan också göra att en krets knappt fungerar alls, till exempel en lysdiod som knappt lyser för att strömmen blir för liten. Det handlar om att hitta rätt värde, inte högsta möjliga.

Jag blandade också ihop resistans med effekt ett tag. Två motstånd kan ha exakt samma ohmvärde men vara olika stora fysiskt, för att de är byggda för att tåla olika mycket värme (effekt, mätt i watt). Ohmvärdet säger inget om det i sig.

Och sedan är det seriekoppling och parallellkoppling, som jag redan hade tumregler för men aldrig förstått varför de fungerade som de gjorde, förrän jag kopplade tre lampor på olika sätt och mätte skillnaden själv.

Varför det här spelar roll när jag bygger

I nästan alla mina projekt är det just resistans jag räknar på när jag ska välja rätt motstånd till en lysdiod, så att den lyser fint utan att bränna ut sig på en sommarkväll när jag helst vill gå och lägga mig i stället för att beställa en ny diod. Det konkreta räkneexemplet med en lysdiod och rätt förbehandsmotstånd har jag lagt i ett eget inlägg om Ohms lag, eftersom det förtjänar utrymme att räknas igenom ordentligt.

Nästa gång du håller i ett litet motstånd med färgade ringar runt sig, vet du i alla fall vad de faktiskt betyder, och varför just det motståndet fick följa med hem från elektronikbutiken i stället för något annat. Fler av mina lyckade (och mindre lyckade) kopplingar hittar du för övrigt på Lödpennan.