Ohmov zákon a obvody jednosmerného prúdu

Každý obvod, ktorý postavíš — od jednoduchej baterky po nabíjačku telefónu — poslúcha to isté základné pravidlo spájajúce tri veličiny: ako silno batéria tlačí (napätie), koľko náboja v dôsledku pretečie (prúd) a ako silno súčiastky v ceste kladia odpor tomuto prúdeniu (odpor). Ohmov zákon, V = IR, spája ich dohromady s proporciou jednoduchou natoľko, že správanie obvodu predpovieš samotnou aritmetikou, a leží v základe každej pokročilejšej techniky analýzy obvodov, od sériových a paralelných sietí po striedavé obvody v reálnej elektronike.

Napätie, prúd a odpor

Prúd je rýchlosť toku náboja. Odpor sa tomu toku bráni. Pri ohmovskom rezistore zdvojenie napätia zdvojnásobí prúd.

Sériové a paralelné kombinácie

Rezistory v sérii sa priamo sčítavajú. Paralelne je prevrátená hodnota ekvivalentného odporu rovná súčtu prevrátených hodnôt jednotlivých vetiev.

Ohmov zákon

V obvode je napätie elektrický dotlač a prúd tok náboja, ktorý produkuje. Ohmov zákon hovorí, že prúd rezistorom je úmerný napätiu na ňom — a odpor ti hovorí, ako silno rezitor odporuje tomuto toku.

Vzorec

V = I · R

V — napätie (V): elektrický dotlač cez súčiastku
I — prúd (A): tok elektrického náboja cez súčiastku
R — odpor (Ω): ako silno súčiastka odporuje prúdu

Riešený príklad

Batéria 9 V je pripojená cez rezistor 3 Ω. Koľko prúdu tečie?

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

Skontroluj sa

Tá istá batéria 9 V je pripojená k väčšiemu rezistoru 9 Ω. Aký prúd tečie teraz?

3 A
Správna odpoveď: 1 A
81 A

Správne! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — trojnásobný odpor, tretina prúdu.

Kde to vidíš

Baterka postupne stmieva, keď sa jej batéria vybíja — menej napätia znamená menej dotlačenia, takže menej prúdu ženie žiarovku a slabšie svetlo. Stmievač na obývačovej lampe je ten istý zákon s gombíkom: otočenie zvyšuje odpor v obvode a prúd — a žiara — klesajú podľa toho.

Časté chyby

Pretrvávajúci prehľadok je zaobchádzanie s V, I a R ako s tromi nezávislými nastaveniami — nie sú: batéria fixuje napätie, súčiastka fixuje odpor a prúd je dôsledok, I = V / R. Vymeň rezistor 3 Ω za 9 Ω na tej istej batérii 9 V a prúd klesne z 3 A presne na 1 A — trojnásobný odpor, tretina prúdu. Druhou chybou je predstava, že prúd slabne, keď obieha slučku; prúd je jedna jediná hodnota nastavená celým obvodom.

Ako to súvisí

Toto je slovník, ktorým hovorí celý modul obvodov — napätie ako dotlač, prúd ako tok, odpor ako odpor — a každé neskoršie pravidlo sa na to redukuje. Kirchhoffove zákony, ďalej, vezmú tento vzťah jedného rezistora a aplikujú ho na uzly a slučky, takže obvody s vetvami sa dajú riešiť namiesto len obdivovať.