Ohmov zakon in enosmerni krogi

Vsak krog, ki ga zgradiš — od preproste svetilke do polnilnika telefona — uboga isto osnovno pravilo, ki povezuje tri količine: kako močno baterija potiska (napetost), koliko naboja zato steče (tok) in kako močno komponente na poti temu toku nasprotujejo (upor). Ohmov zakon, V = IR, jih povezuje s sorazmernostjo, dovolj preprosto, da obnašanje kroga napoveš z navadnim računom, in leži pod vsako naprednejšo tehniko analize krogov, ki sledi — od zaporednih in vzporednih omrežij do krogov izmeničnega toka v pravi elektroniki.

Napetost, tok in upor

Tok je hitrost toka naboja. Upor nasprotuje temu toku. Za ohmskega upornika podvojena napetost podvoji tok.

Zaporedne in vzporedne kombinacije

Zaporedni uporniki se neposredno seštejejo. Vzporedno je inverz nadomestnega upora enak vsoti inverzov vsake veje.

Ohmov zakon

V krogu je napetost električni potisk in tok pretok naboja, ki ga ta proizvede. Ohmov zakon pravi, da je tok skozi upornik sorazmeren z napetostjo nanj — upor pa ti pove, kako močno upornik nasprotuje temu pretoku.

Formula

V = I · R

V — napetost (V): električni potisk čez komponento
I — tok (A): pretok električnega naboja skozi komponento
R — upor (Ω): kako močno komponenta nasprotuje toku

Rešen primer

Baterija 9 V je priključena čez upornik 3 Ω. Koliko toka steče?

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

Preizkusi se

Ista baterija 9 V je priključena na večji upornik 9 Ω. Kateri tok sedaj steče?

3 A
Pravilen odgovor: 1 A
81 A

Pravilno! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — trikratnik upora, tretjina toka.

Kje to vidiš

Svetilka enakomerno temni, ko se njena baterija prazni — manj napetosti pomeni manj potiska, torej manj toka poganja žarnico in temnejšo svetlobo. Potemnilnik na dnevniški svetilki je isti zakon z gumbom: vrtenje dviguje upor v krogu, tok — in žar — padeta ustrezno.

Pogoste napake

Vztrajna napaka je obravnavanje V, I in R kot treh neodvisnih nastavitev — niso: baterija fiksira napetost, komponenta fiksira upor, tok pa je posledica, I = V / R. Zamenjaj upornik 3 Ω z 9 Ω na isti bateriji 9 V in tok pade s 3 A na točno 1 A — trikratnik upora, tretjina toka. Druga napaka je predstava, da tok oslabelo gre okoli zanke; tok je ena sama vrednost, določena s celim krogom.

Kako se povezuje

To je besednjak, ki ga govori cel modul električnih krogov — napetost kot potisk, tok kot pretok, upor kot nasprotovanje — in vsako poznejše pravilo se reducira nanj. Kirchhoffova zakona, ki sledita, vzameta to zvezo z enim upornikom in jo uporabita na vozlišča in zanke, tako da se kroge z vejami lahko rešuje namesto da bi se jih le občudovalo.