Co je to jednoduchými slovy Ohmův zákon?

V tomto článku bych rád ukázal nejen vzorec tohoto zákona, ale také vysvětlil jeho podstatu. Ohmův zákon je vzorec, který ukazuje závislost hlavních charakteristik elektrického obvodu, a to napětí (elektromotorická síla), elektrického proudu (proudění nabitých částic) a odporu (protiklad toku elektronů v pevném vodiči).

Abychom lépe porozuměli Ohmovu zákonu, nejprve jasněji definujme pojem „elektrický obvod” Jednoduše řečeno, elektrický obvod je cesta v elektrickém obvodu, po které proudí náboje (dráty, elektrické a rádiové prvky, zařízení atd.). Elektrický obvod přirozeně začíná zdrojem energie. Elektrické náboje představují přebytek elektronů, které mají pod vlivem vnitřních faktorů (elektromagnetické pole, chemické procesy, fotonické jevy atd.) tendenci přesunout se na opačný terminál tohoto zdroje energie.

Zjednodušeně řečeno, silou tendence nabitých částic k pohybu na opačnou stranu zdroje bude napětí. Počet nabitých částic (jejich tok), které budou proudit v elektrickém obvodu, je elektrický proud. A různými faktory, které uvnitř vodičů vytvářejí bariéry pro proudění nabitých částic, bránící jejich pohybu, bude přirozeně odpor. Kromě odporu společného vnějšího obvodu je zde i vnitřní odpor samotného zdroje. V případě potřeby by to mělo být také zohledněno ve výpočtech. Mezi těmito elektrickými charakteristikami existuje určitý lineární vztah, který ukazuje Ohmův zákon:

I=U⁄r+R, z čehož můžeme odvodit: U=Ix(R+r); R+r=U⁄I; r=U/I-R

• I – proud v elektrickém obvodu (Ampéry)
• U — Napětí (Volty)
• R — Odpor obvodu (ohmy)
• r — vnitřní odpor napájecího zdroje (ohmy)

Úplný Ohmův zákon pro úplný obvod zní takto: síla proudu v elektrickém obvodu bude přímo úměrná napětí aplikovanému na tento obvod a nepřímo úměrná součtu vnitřního odporu zdroje energie a celkového odporu celý okruh.

Pomocí Ohmova zákona pro úplný obvod můžete vypočítat celkové napětí na napájecích svorkách, celkový proud (spotřebovaný obvodem) a celkový odpor celého obvodu. Co když ale potřebujeme znát tyto základní elektrické charakteristiky v určitých částech obvodu? Aplikujte tento zákon na konkrétní část obvodu (odstranění vnitřního odporu napájecího zdroje ze vzorce): I=U⁄R

Jakýkoli elektrický obvod (jakékoli složitosti) lze znázornit jako jednoduché cesty, po kterých se pohybují elektrony. Vezmete-li jakoukoli takovou oblast a definujete ji dvěma body, můžete na ni bezpečně použít Ohmův zákon. Tyto body budou mít svůj vlastní úbytek napětí, svůj vlastní vnitřní odpor a svůj vlastní proud. Při znalosti hodnot libovolných dvou charakteristik je podle Ohmova zákona vždy možné vypočítat třetí.

Výše jsme se podívali na Ohmův zákon pro stejnosměrný proud. Jakou formu bude mít vzorec pro střídavý proud? Než to uvedeme, pojďme charakterizovat tento velmi střídavý proud. Jde o pohyb nabitých částic, který periodicky mění směr a velikost. Na rozdíl od stejnosměrného proudu je střídavý proud charakterizován přítomností dalších faktorů, které vedou ke vzniku jiného typu odporu. Tento odpor se nazývá reaktivní (obvyklý odpor vodičů je aktivní). Reaktance je charakteristická pro kondenzátory (kondenzátory) a indukčnosti (cívky).

Ohmův zákon pro střídavý proud bude vypadat takto: I=U⁄Z

Komplexní odpor se skládá ze součtu aktivních a reaktivních odporů. Pokud jsou v obvodu se střídavým proudem pouze aktivní odpory, použije se na něj obvyklý vzorec Ohmova zákona, jak je uvedeno výše (pro stejnosměrný proud). Pokud obvod obsahuje také indukčnost a kapacitu, komplexní odpor se vypočítá takto:

Z=R+1/ifC+ifL

• R – aktivní odpor (ohmy)
• i — imaginární jednotka (číslo, jehož druhá mocnina se rovná -1)
• f — cyklická frekvence v hertzech (v našem případě frekvence sítě)
• C – velikost kapacity (farady)
• L – hodnota indukčnosti (Henry)

V praxi (běžná práce elektrikáře), při použití Ohmova zákona pro střídavý proud, se tento vzorec používá jen zřídka. Obvykle tester nebo svorky měří proud ve střídavém obvodu a se znalostí napětí vypočítá komplexní odpor (je-li to nutné). Zde dokončím téma, Ohmův úplný zákon pro úplný obvod.

PS Jak se říká: pokud neznáte Ohmův zákon, zůstaňte doma. Právě Ohmův zákon je zásadní, na kterém je založena veškerá elektrotechnika. Jakmile potřebujete vypočítat některou z neznámých veličin (máte-li další známé), okamžitě si tento zákon zapamatujeme! V praxi se přesvědčte sami a uvidíte, jak často si to budete pamatovat!

Ohmův zákon, založený na experimentech, je základní zákon v elektrotechnice, který dává sílu elektrického proudu do vztahu k odporu a napětí. Vznik smartphonů, gadgetů, domácích spotřebičů a dalších elektrických zařízení radikálně změnil tvář moderního člověka. Bylo vynaloženo obrovské úsilí na studium fyzikálních zákonů s cílem zlepšit starou a vytvořit novou technologii. Jednou z těchto závislostí je Ohmův zákon. Ohmův zákon je experimentálně odvozený (empirický) zákon, který dává do souvislosti proud ve vodiči s napětím na koncích vodiče a jeho odporem, byl objeven v roce 1826 německým experimentálním fyzikem Georgem Ohmem. Striktní formulaci Ohmova zákona lze napsat takto: síla proudu ve vodiči je přímo úměrná napětí na jeho koncích (potenciální rozdíl) a nepřímo úměrná odporu tohoto vodiče. Potřebujete pomoc s propagací online? Napsat. [Klikněte na tento text nebo klikněte na obrázek níže]
Vzorec Ohmova zákona je napsán takto: kde I je síla proudu ve vodiči, jednotka měření síly proudu je ampér [A]; U – elektrické napětí (potenciální rozdíl), jednotka měření napětí – volt [V]; R je elektrický odpor vodiče, jednotka měření elektrického odporu je ohm [Ohm]. Podle Ohmova zákona zvýšení napětí, například zdvojnásobení s pevným odporem vodiče, povede ke zvýšení proudové síly také zdvojnásobení Naopak snížení proudu na polovinu při pevném napětí bude znamenat, že se odpor zdvojnásobil. Zvažme nejjednodušší případ použití Ohmova zákona. Nechť je dán určitý vodič s odporem 3 Ohmy a napětím 12 V, pak podle definice Ohmova zákona protéká tímto vodičem proud rovný: Pro zapamatování tohoto zákona existuje mnemotechnické pravidlo, které lze nazvat Ohmův trojúhelník. Znázorněme všechny tři charakteristiky (napětí, proud a odpor) ve tvaru trojúhelníku. Nahoře je napětí, vlevo dole proud a vpravo odpor. Pravidlo práce je toto: zavřete prstem hodnotu v trojúhelníku, kterou je třeba najít, pak zbývající dva dají správný vzorec pro nalezení uzavřeného.

Kde a kdy lze použít Ohmův zákon?

Potřebujete pomoc s psaním práce?

Ohmův zákon ve zmíněné podobě platí pro kovy v dosti širokých mezích. Provádí se, dokud se kov nezačne tavit. Méně široké uplatnění je v roztocích (taveninách) elektrolytů a ve vysoce ionizovaných plynech (plazma). Při práci s elektrickými obvody je někdy třeba určit pokles napětí na určitém prvku. Pokud se jedná o rezistor se známou hodnotou odporu (je vyznačen na pouzdře) a je znám i proud, který jím prochází, můžete napětí zjistit pomocí Ohmova vzorce bez připojení voltmetru.

Význam Ohmova zákona

Ohmův zákon určuje sílu proudu v elektrickém obvodu při daném napětí a známém odporu.

Umožňuje vypočítat tepelné, chemické a magnetické účinky proudu, protože závisí na síle proudu. Ohmův zákon je mimořádně užitečný ve strojírenství (elektronickém/elektrickém), protože se zabývá třemi základními elektrickými veličinami: proudem, napětím a odporem. Ukazuje, jak jsou tyto tři veličiny vzájemně závislé na makroskopické úrovni. Pokud by bylo možné Ohmův zákon charakterizovat jednoduchými slovy, pak by vypadal jednoznačně takto: Z Ohmova zákona vyplývá, že je nebezpečné uzavírat běžnou osvětlovací síť vodičem malého odporu. Proud bude tak silný, že může mít vážné následky.