Strömmens storlek i en ledare bestäms av hur många laddningar som passerar per sekund. Men hur många laddningar som passerar bestäms ju av fältets styrka eller med andra ord spänningen över leda­ren. Detta kan uttryckas som att strömmen måste vara proportionell mot spänningen över ledaren, # I  =  k _{1} U . # Denna relation kan skrivas #{k_2} = \frac{U}{I}# om man använder en annan konstant. Sambandet upptäcktes av den tyske fysikern Georg Ohm #(1787-1854). # Som mått på "motståndet" i en komponent använder vi storheten resistans, R. När vi lägger en spänning över en komponent, är det resistansen i komponenten som bestämmer hur stor strömmen blir.

#9.17# Så här kan ett motstånd se ut. De olika färgade ringarna anger resistansens storlek och den sista ringen som ofta är guld eller silver anger hur stor felmarginalen är.

För alla elektriska komponenter fås resistansen av formeln # R  = # U/I. Vissa komponenter kallar vi motstånd eller resistor. De används ofta för att kretsen ska få rätt resistans. Ett elektriskt motstånd kan vara en vanlig metalltråd eller en komplicerad apparat. Den kan vara tillverkad av metall eller icke-metall.

Nu ska vi titta på ett motstånd som är tillverkat av en metallisk ledare. Vid olika spänningar över motståndet mäter vi den ström som går genom motståndet. Då kommer vi att se att spänningen # U # och strömmen # I # är proportionella så länge som motståndet har konstant temperatur. Alltså gäller # U  =  RI # där # R # är konstant. Se figur #9.18. # Det är detta samband som vi i dag kallar Ohms lag.

#9.18# Sambandet mellan spänningen U över ett metalliskt motstånd och strömmen genom motståndet. Grafen blir en rät linje som går genom origo. Resistansen R svarar mot linjens lutning.

För en komponent som inte följer Ohms lag, ändras resistansen med strömmen. Då är resistansen U/I inte konstant. Du kanske undrar över varför Ohms lag kallas en lag om den bara gäller för metaller och inom snäva temperaturintervall. Men det är så för alla våra modeller eller teorier att de bara är giltiga inom vissa begränsade områden. Som du kommer att se gäller det till och med Newtons lagar. Det betyder inte att den gamla modellen var fel och att den nya modellen är sann, utan bara att den nya modellen har ett större giltighetsområde än den gamla.

Mätningarna som Ohm gjorde visade att en tjock tråd gav mindre motstånd än en tunn tråd som var lika lång eftersom det är lättare för laddningarna att ta sig fram i en tjockare tråd. En lång tråd gav större motstånd än en kort tråd som var lika tjock. Detta är också naturligt.

Om man lägger samma spänning över en lång och en kort tråd blir det elektriska fältet lägre i den långa tråden. Detta medför att elektronernas driftshastighet och därmed strömmen blir lägre i den långa ledaren. Resistansen # R # i en metalltråd är alltså proportionell mot trådens längd # l , # och omvänt proportionell mot trådens tvärsnittsarea # A .#

#9.21#

När resistansen i metaller ökar med ökande temperatur är det också naturligt att tänka sig att resistansen blir väldigt liten vid en mycket låg temperatur. #1911 # upptäckte den nederländske fysikern Heike Kamerlingh-Onnes #(1853-1926) # att resistansen i kvicksilver försvann när temperaturen hamnade under #4 # K! Detta var helt oväntat och oförklarligt med den tidens atommodell. Senare upptäckte man fler ämnen som var supraledande vid mycket låga temperaturer. I ett laboratorium fick man en ström att gå runt i en supraledande ring utan spänningskälla i två och ett halvt år utan att man kunde mäta att strömmen avtog! Men det måste betyda att resistansen ligger mycket nära noll vid supraledning.