Ohmov zákon: definícia a vzťah medzi napätím, prúdom a odporom
Ohmov zákon — jasné vysvetlenie vzťahu medzi napätím, prúdom a odporom, praktické vzorce a príklady pre rýchle pochopenie a výpočty.
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}}} 
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}}} 
.
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".
Galéria obrázkov
3 Obrázky
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.
Prúd, napätie a odpor
Napätie
Napätie vyjadruje, koľko energie je medzi dvoma bodmi v obvode. Tieto dva body majú rôzne náboje, jeden je vyšší a druhý nižší. Rozdiel medzi týmito dvoma bodmi nábojov je spôsob, akým meriame napätie. Jednotka "volt" je názov talianskeho fyzika Alessandra Voltu, ktorý vytvoril prvú chemickú batériu. Písmeno "V" predstavuje napätie.
Aktuálne
Prúd je rýchlosť, akou prúdi náboj. Čím vyšší je náboj, tým rýchlejší je prúd. Prúd súvisí s elektrónmi prúdiacimi v obvode. Prúd meria, ako rýchlo elektróny prúdia. Jednotkou prúdu je "ampér" a zvyčajne ho človek píše ako "ampér". Písmeno "I" môže predstavovať ako prúd.
Odolnosť
Odpor znamená, ako veľmi obvod odoláva toku náboja. Tým sa zabezpečí, aby náboj nepretekal príliš rýchlo a nepoškodil súčiastky. V obvode môže byť odporom žiarovka. Ak cez žiarovku prúdia elektróny, žiarovka sa rozsvieti. Ak je odpor vysoký, potom bude žiarovka slabšia. Jednotkou odporu je "Ω", ktorý sa nazýva omega a vyslovuje sa "ohm", je to meno vynálezcu Ohmovho zákona.
Ako súvisia prúd, napätie a odpor
Prúd, napätie a odpor spolu súvisia, čomu sa hovorí "Ohmov zákon". Ohm definuje jednotku odporu "1 Ohm" ako odpor medzi dvoma bodmi vo vodiči, kde sa pôsobením 1 voltu pretlačí 1 ampér alebo 6,241×10^18 elektrónov.
Nájdite všetky hodnoty v obvode
Vedec napríklad vie, že hodnota napätia je 20 V. Známy je odpor, ktorý je v žiarovke 10 Ω. Teraz potrebujeme zistiť druhú neznámu veličinu, ktorou je prúd. Na jeho riešenie možno použiť vzorec Ohmovho zákona. Pri dvoch známych veličinách, V(napätie) a R(odpor), zostáva nájsť už len veličinu I(prúd).
20V= 10Ω * I
I = 2A
V probléme vedec vždy získa dostatok informácií na vyriešenie ostatných hodnôt, jediné, čo si musí zapamätať, je vzorec Ohmovho zákona. Potom ho použije s tým, čo je dané, na vyriešenie neznámej časti. Vo vyššie uvedenom príklade je prúd 2 ampéry.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to Ohmov zákon?
Odpoveď: Ohmov zákon hovorí, že v elektrickom obvode prúd prechádzajúci rezistorom súvisí s rozdielom napätí a elektrickým odporom medzi oboma stranami, pokiaľ fyzikálne podmienky a teplota vodiča zostávajú konštantné.
Otázka: Ako sa dá Ohmov zákon zapísať?
Odpoveď: Ohmov zákon sa dá zapísať tromi spôsobmi v závislosti od toho, ktorá premenná je umiestnená naľavo od znamienka rovnosti: I = V/R, V = IR alebo R = V/I.
Otázka: Čo znamená I?
Odpoveď: I znamená prúd v ampéroch.
Otázka: Čo znamená V?
O: V znamená rozdiel potenciálov vo voltoch.
Otázka: Čo znamená R?
O: R znamená odpor meraný v ohmoch.
Súvisiace články
Autor
AlegsaOnline.com Ohmov zákon: definícia a vzťah medzi napätím, prúdom a odporom Leandro Alegsa
URL: https://sk.alegsaonline.com/art/72134
Zdroje
- learn.sparkfun.com : "Voltage, Current, Resistance, and Ohm's Law"
- allaboutcircuits.com : "How Voltage, Current, and Resistance Relate"