úvod
Nemecký fyzik Georg Simon Ohm zistil, že prúd vo vodiči rastie rovnako ako napätie: dvojnásobné napätie dáva dvojnásobný prúd, trojnásobné trojnásobný. Prúd je priamo úmerný napätiu. Pomer napätia a prúdu je pre daný vodič stály a je to jeho odpor.
teória
Ohmov zákon
I = U : R
Zo vzťahu vieme vypočítať aj napätie a odpor:
- napätie: U = R · I,
- odpor: R = U : I.
Jeden ohm je odpor vodiča, ktorým pri napätí 1 V prechádza prúd 1 A.
teória
Voltampérová charakteristika
Keď meriame napätie a prúd na rezistore a body zakreslíme do grafu, ležia na priamke, ktorá ide cez začiatok. Tento graf sa volá voltampérová charakteristika. Čím je priamka strmšia, tým menší je odpor. Z ktoréhokoľvek bodu vypočítame odpor ako R = U : I.
vyskúšaj si
Ohmov zákon
Zapíš aspoň tri merania. Aký odpor má rezistor?
0 / 0Čo hovorí Ohmov zákon?
0 / 0teória
LED a ochranný rezistor
LED (svetelná dióda) potrebuje na svietenie asi 2 V a prúd okolo 20 mA. Priamo na batériu 4,5 V by ňou išiel priveľký prúd a spálila by sa. Preto sa k nej za sebou zapája rezistor, ktorý si vezme zvyšok napätia. Jeho odpor vypočítaš Ohmovým zákonom:
R = (4,5 V − 2 V) : 0,02 A = 125 Ω
Použije sa najbližší väčší rezistor, napríklad 150 Ω. LED svieti, len keď je správne otočená: dlhšia nožička ku kladnému pólu.
súčiastky v stavebnici
Čo je čo
Hore značka, ktorou súčiastku kreslíš do schémy, pod ňou ako vyzerá naozaj. V stavebnici ich prepneš tlačidlom Schéma a Reálne.
- LEDSvetelná dióda z polovodiča. Svieti, len keď ňou ide prúd v priepustnom smere: dlhšia nožička (anóda) ku kladnému pólu. Na značke ide prúd v smere trojuholníka k čiarke.LED znesie asi 20 až 30 mA. Bez rezistora za sebou sa spáli.
- RezistorSúčiastka so stálym odporom v ohmoch (Ω). Obmedzuje prúd, napríklad aby sa nespálila LED.I = U / RKaždý rezistor znesie len určitý výkon. Pri väčšom sa prehreje a začne dymiť.
vyskúšaj si
Stavebnica: LED s rezistorom
Stavebnica sa načíta v prehliadači.
teória
Ako zmerať odpor
Odpor spotrebiča zistíme tak, že ho zapojíme do obvodu, voltmetrom zmeriame napätie na ňom a ampérmetrom prúd, ktorý ním prechádza. Potom vypočítame R = U : I. Ako sa zapájajú meradlá, ukazujú lekcie Elektrický prúd a jeho meranie a Elektrické napätie a jeho zdroje.
Zapamätaj si trojicu: I = U : R, U = R · I, R = U : I. Pomôže trojuholník s U hore a I a R dole: zakry hľadanú veličinu a uvidíš, ako ju vypočítať.
Ohmov zákon pre uzavretý obvod
Každý zdroj má vnútorný odpor Ri. Prúd v uzavretom obvode s vonkajším odporom R je
I = Ue : (R + Ri)
kde Ue je elektromotorické napätie zdroja (napätie naprázdno). Na svorkách zdroja je svorkové napätie U = Ue − Ri · I, ktoré pri väčšom odbere prúdu klesá. Pri skrate (R ≈ 0) tečie skratový prúd Ue : Ri. Podrobne, aj s meraním vnútorného odporu a najväčším výkonom zdroja, to rozoberá lekcia Zdroj napätia a vnútorný odpor.
Ohmov zákon v tvare I = U : R so stálym R platí pre kovové vodiče pri stálej teplote. Vlákno žiarovky sa zohrieva a jeho odpor rastie, preto jeho charakteristika nie je priamka. Ešte zložitejšie charakteristiky majú polovodičové súčiastky, napríklad dióda.
rozšírenie Prečo vtáky na drôte nedostanú ranu
Vták sedí na drôte vysokého napätia a nič sa mu nestane. Oboma nohami sa dotýka toho istého drôtu, medzi jeho nohami je len nepatrné napätie a cez jeho telo s veľkým odporom takmer nič netečie. Keby sa však súčasne dotkol druhého drôtu alebo uzemneného stožiara, bol by medzi bodmi s veľkým napätím a prúd by ním prešiel. Preto sú pre veľké vtáky na stožiaroch nebezpečné a montujú sa na ne ochranné zábrany.
teória
Časté chyby
- „Väčšie napätie, menší prúd.“ Pri stálom odpore väčšie napätie znamená väčší prúd.
- „Odpor sa mení, keď zmeníme napätie.“ Odpor rezistora je stály, mení sa prúd. Výnimkou sú vodiče, ktoré sa zohrievajú.
- „R = U · I.“ Odpor je napätie vydelené prúdom, R = U : I.
- „Batéria má vždy rovnaké napätie.“ Pri veľkom odbere prúdu svorkové napätie klesne o napätie na vnútornom odpore.
Ako sa správajú spotrebiče zapojené za sebou a vedľa seba, ukazuje ďalšia lekcia Zapájanie spotrebičov za sebou a vedľa seba.