Ohmov zákon hovorí, že v elektrickom obvode prúd prechádzajúci rezistorom medzi dvoma bodmi súvisí s rozdielom napätí medzi týmito dvoma bodmi a súvisí s elektrickýmodporom medzi týmito dvoma bodmi.

Príklad) R = V I {\displaystyle R={\frac {V}{I}}} {\displaystyle R={\frac {V}{I}}}

Kde I je prúd v ampéroch, V je rozdiel potenciálov vo voltoch a R je konštanta meraná v ohmoch, nazývaná odpor.

Prúd je priamo úmerný úbytku napätia na rezistore. To znamená, že ak sa prúd zdvojnásobí, zdvojnásobí sa aj napätie. Aby cez odpor tiekol prúd, musí byť na tomto odpore napätie. Ohmov zákon ukazuje vzťah medzi napätím (V), prúdom (I) a odporom (R). Možno ho zapísať tromi spôsobmi:

I = V R alebo V = I R alebo R = V I {\displaystyle I={\frac {V}{R}}\quad {\text{or}}}quad V=IR\quad {\text{or}}}quad R={\frac {V}{I}}} {\displaystyle I={\frac {V}{R}}\quad {\text{or}}\quad V=IR\quad {\text{or}}\quad R={\frac {V}{I}}}.

Vyhlásenie Ohmovho zákona - Ohmov zákon hovorí, že "prúd tečúci vo vodiči je priamo úmerný rozdielu potenciálov na jeho koncoch za predpokladu, že fyzikálne podmienky a teplota vodiča zostávajú konštantné".

Vysvetlenie použitých veličín a jednotiek

I (prúd) – veľkosť elektrického prúdu meraná v ampéroch (A). Meria sa prúdenie elektrónov cez prierez vodiča za jednotku času.
V (napätie) – rozdiel elektrického potenciálu medzi dvoma bodmi meraný vo voltoch (V). Napätie poháňa prúd obvodom.
R (odpor) – vlastnosť materiálu alebo súčiastky, ktorá obmedzuje prúdenie prúdu, meraná v ohmoch (Ω). Odpor je pomer napätia k prúdu: R = V / I.

Formy a použitie vzorca

Z Ohmovho zákona vyplývajú tri ekvivalentné tvary, ktoré sa používajú podľa toho, ktorú veličinu potrebujeme vypočítať:

  • I = V / R (prúd ako pomer napätia a odporu)
  • V = I · R (napätie ako súčin prúdu a odporu)
  • R = V / I (odpor ako pomer napätia a prúdu)

Praktický príklad

Ak cez rezistor s odporom R = 10 Ω prierezom preteká napätie V = 5 V, prúd bude

I = V / R = 5 V / 10 Ω = 0,5 A.

Grafické znázornenie a lineárnosť

Pre lineárny rezistor (tzv. ohmický vodič) je závislosť prúdu na napätí priamo úmerná a I–V charakteristika je priamka prechádzajúca nulou. To znamená konstantný odpor bez ohľadu na veľkosť napätia (pri konštantnej teplote a fyzikálnych podmienkach).

Obmedzenia Ohmovho zákona

  • Ohmov zákon platí pre materiály a súčiastky, ktoré majú lineárnu I–V charakteristiku (tzv. ohmické prvky). Nieplatí pre nelineárne prvky ako diódy, tranzistory alebo vlákna žiaroviek pri meniacich sa teplotách.
  • Odpor môže závisieť od teploty, tlaku, magnetického poľa a ďalších faktorov. Pri výraznej zmene teploty vodiča sa odpor mení a jednoduchý vzťah R = V/I nemusí byť konštantný.
  • Pri veľmi vysokých prúdoch alebo napätiach môžu nastať nelineárne efekty (napr. ohrievanie, ionizácia), ktoré porušia platnosť jednoduchého Ohmovho zákona.

Vzťah medzi odporom a materiálovými vlastnosťami

Odpor homogénneho valca z materiálu so špecifickou rezistivitou ρ (rho) je daný vzorcom:

R = ρ · L / A, kde L je dĺžka vodiča a A je priečny prierez. Tento vzťah ukazuje, že odpor rastie s dĺžkou a klesá so zväčšením prierezu.

Zapojenia rezistorov

Pri kombináciách odporov platia základné pravidlá:

  • Riadanie v sérii: R_s = R1 + R2 + ... + Rn
  • Riadanie v paraleli: 1 / R_p = 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / Rn

Meranie podľa Ohmovho zákona

Štandardný postup na zistenie odporu súčiastky: zapojíme ampermeter do série so súčiastkou a voltmeter paralelne na súčiastku, nameriame prúd I a napätie V a vypočítame R = V / I. Pri meraní treba dávať pozor na vplyv vnútorného odporu meracích prístrojov (najmä pri malých odporech alebo nízkych napätiach).

Použitie v praxi

Ohmov zákon je základom analýzy elektrických obvodov, návrhu rezistorových sietí, dimenzovania poistiek a zdrojov napätia, ale aj pri návrhu elektronických obvodov, meracej techniky a pri ladení senzorov, ktoré menia odpor v závislosti od fyzikálnych veličín (teplota, svetlo, napätie mechanické deformácie a pod.).

Zhrnutie

Ohmov zákon poskytuje jednoduchý, ale veľmi užitočný vzťah medzi napätím, prúdom a odporom: V = I · R. Platnosť tohto vzťahu predpokladá konštantné fyzikálne podmienky a lineárne správanie materiálu. Pri nelineárnych prvkoch alebo pri veľkých zmenách teploty treba očakávať odchýlky a použiť vhodnejšie modely alebo experimentálne charakteristiky.