Ohmov zákon Vzťah medzi prúdom, napätím a odporom
Na začiatku 19. storočia experimentoval matematik, fyzik a filozof Georg Simon Ohm s rôznymi materiálmi. Okrem iného skúmal materiály na ich elektrickú vodivosť a zistil, že nie každý materiál vedie elektrinu rovnako dobre, napríklad že meď prenáša elektrinu lepšie ako oceľ. Ohm tiež zisťuje, že krátke a hrubé káble vedú viac prúdu ako dlhé a tenké káble. Sila, ktorú elektróny bránia toku elektrickej energie, nazval „odporom“, a preto bola jednotka pre ňu pomenovaná po ňom.
Zistil však viac. Až do experimentov s ohmami panoval spoločný názor, že sila prúdu a elektrické napätie sú nezávislé veličiny. Georg Simon Ohm však uznáva matematický vzťah, podľa ktorého je vzťah medzi silou elektrického prúdu a súvisiacim elektrickým napätím konštantný a konštanta tvorí elektrický odpor. Tento vzťah, ktorý opísal Ohm, je veľmi dôležitým zistením a odvtedy je súčasťou základov elektrotechniky.
Ohm formuloval to, čo bolo pomenované po ňom Ohmov zákon.
- To ukazuje, že napätie a prúd sú proporcionálne. Ak sa odpor zvýši, úmerne sa zníži intenzita napätia a prúdu. So znižujúcim sa odporom sa tieto dve veličiny úmerne zvyšujú.
- Ak sa napätie zvýši s rovnakým odporom, intenzita prúdu sa zvýši automaticky a naopak.
- Ak sa napätie a prúd úmerne zvyšujú alebo znižujú, nemení to nič na odpore (konštante). Pri páre napätie/prúd 200 voltov/10 ampérov máte rovnaký odpor ako pri 20 voltoch/1 ampéri.
- Môže sa tiež stať, že sa zvýši napätie a odpor, napríklad v dôsledku zmeny teploty vodiča v dôsledku prúdenia prúdu. V takom prípade zvýšenie napätia nevedie k proporcionálnemu, ale menej ako proporcionálnemu zvýšeniu prúdu, pretože sa zvyšuje odpor. Pri pohľade z druhej strany sa napätie neúmerne zvyšuje so zvyšovaním prúdu a odporu.
Zo všetkých záverov možno odvodiť nasledujúce vzorce z Ohmovho zákona:
Symboly vzorca a príslušné jednotky sú:
- R = odpor s jednotkou ohm (Ω)
- I = prúd s ampérmi jednotky (A)
- U = napätie s jednotkovým voltom (V)
Zo vzorcov možno odvodiť, že 1 ohm predstavuje pomer medzi 1 voltom a 1 ampérom (1 Ω = 1 V/1 A).
Príklad:
Napätie (U): 230 voltov
Prúd (I): 4 ampéry
Hľadáme: Odpor R
Výpočet: 230: 4 = 57,50 Ω
Je dôležité si uvedomiť, že Ohmov zákon platí iba pre rezistory, kde je vzťah medzi napätím a prúdom lineárny. Takéto odpory sa tiež nazývajú ohmické odpory. Odpor mnohých komponentov nemožno vypočítať pomocou Ohmovho zákona, pretože nemajú lineárny vzťah medzi napätím a prúdom. Rezistory majú často hodnotu nezávislú od napätia a prúdu. Tieto hodnoty môžu byť použité ako hodnoty odporu pri výpočtoch pomocou Ohmovho zákona.
Vzorec so špecifikáciou výkonu a intenzity prúdu
Ak je známa prúdová sila a napätie nie je známe, alebo ak je známe napätie a prúdová sila nie, je možné na určenie elektrického výkonu na výpočet elektrického odporu použiť nasledujúce vzorce:
Príklad:
Prúd (I): 4 ampéry
Výkon (P): 920 wattov
Hľadaný: elektrický odpor R
Výpočet: 920: (4 * 4) = 57,50 Ω