Ohmov zakon i istosmjerni krugovi

Svaki strujni krug koji izgradiš — od jednostavne ručne svjetiljke do punjača telefona — poštuje isto osnovno pravilo koje povezuje tri veličine: koliko jako baterija gura (napon), koliko se naboja zbog toga kreće (struja) i koliko jako komponente na putu odolijevaju tom tijeku (otpor). Ohmov zakon, V = IR, povezuje ih dovoljno jednostavnom razmjerom da se ponašanje kruga predviđa samom aritmetikom, a leži u osnovi svake naprednije tehnike analize krugova koja slijedi — od serijskih i paralelnih mreža do krugova izmjenične struje u stvarnoj elektronici.

Napon, struja i otpor

Struja je brzina protoka naboja. Otpor se suprotstavlja tome protoku. Za omski otpornik, udvostručenje napona udvostručuje struju.

Serijske i paralelne kombinacije

Otpornici u seriji izravno se zbrajaju. Paralelno, recipročna vrijednost ekvivalentnog otpora jednaka je zbroju recipročnih vrijednosti svake grane.

Ohmov zakon

U strujnom krugu, napon je električni potisak, a struja je protok naboja koji on proizvodi. Ohmov zakon kaže da je struja kroz otpornik razmjerna naponu na njemu — a otpor ti govori koliko jako otpornik suprotstavlja tom protoku.

Formula

V = I · R

V — napon (V): električni potisak na komponenti
I — struja (A): protok električnog naboja kroz komponentu
R — otpor (Ω): koliko jako komponenta suprotstavlja struji

Riješeni primjer

Baterija od 9 V spojena je preko otpornika od 3 Ω. Koliko struje teče?

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

Testiraj se

Ista baterija od 9 V spojena je na veći otpornik od 9 Ω. Koja struja sada teče?

3 A
Točan odgovor: 1 A
81 A

Točno! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — trostruki otpor, trećina struje.

Gdje ovo vidiš

Svjetiljka ravnomjerno tamni kako se njezina baterija prazni — manje napona znači manje potiska, pa manje struje pokreće žarulju i slabija svjetlost. Potenciometar na svjetiljci dnevne sobe isti je zakon s brojčanikom: okretanje diže otpor u strujnom krugu, a struja — i sjaj — padaju.

Česte greške

Postojana greška je tretirati V, I i R kao tri neovisne postavke — nisu: baterija fiksira napon, komponenta fiksira otpor, a struja je posljedica, I = V / R. Zamijeni otpornik od 3 Ω s 9 Ω na istoj bateriji od 9 V i struja pada s 3 A na točno 1 A — trostruki otpor, trećina struje. Druga greška je zamišljati da struja slabi kako obilazi petlju; struja je jedna jedina vrijednost koju postavlja cijeli krug.

Kako se povezuje

Ovo je vokabular koji cijeli modul strujnih krugova govori — napon kao potisak, struja kao protok, otpor kao opiranje — i svako kasnije pravilo svodi se na njega. Kirchhoffovi zakoni, sljedeće, uzimaju ovaj odnos jednog otpornika i primjenjuju ga na čvorove i petlje, pa se krugovi s granama mogu rješavati umjesto samo diviti im se.