🧵 Odpor vodiče

Jako chodba

O čem to je

Proč má kabel k varné konvici tlustší dráty než kabel k nabíječce? Proč je drát v topné spirále železný a ne měděný? Záleží na odporu vodiče – a ten se dá ovlivnit.

Představ si proud jako dav dětí, které o přestávce běží chodbou do jídelny. Odpor je všechno, co jim překáží.

Nové pojmy

Elektrický proudPohyb volných elektronů (drobných záporně nabitých částic) vodičem.Proud v drátu = elektrony, které se posouvají jedním směrem.
Odpor RJak moc vodič proudu brání. Elektrony do atomů vodiče narážejí. Jednotka ohm (Ω).Tenký dlouhý drát brání víc než krátký tlustý.
PrůřezPlocha, kterou bys viděl, kdybys drát přestřihl. Tlustý drát má velký průřez.Drát o průměru 2 mm má větší průřez než 1 mm.

Čtyři věci, na kterých odpor závisí

  • Délka: dvakrát delší chodba → dvakrát víc strkání → dvojnásobný odpor.
  • Průřez: dvakrát širší chodba → projde dvakrát víc dětí → poloviční odpor.
  • Materiál: v některé chodbě stojí méně lavic. Stříbro a měď mají malý odpor, železo větší.
  • Teplota: v teplém kovu atomy víc kmitají a víc překáží → odpor kovu s teplotou roste.

Porovnej kovy

Graf ukazuje, kolikrát má drát z daného kovu větší odpor než stejný drát z mědi.

Stříbro vede nejlépe, ale je drahé. Proto se vedení dělá z mědi a hliníku – mají malý odpor a nejsou tak drahé.

Drát má odpor 6 Ω. Jaký odpor má stejný drát dvakrát delší?
Dvojnásobná délka → dvojnásobný odpor: 6 · 2 = 12 Ω.
Proč mají prodlužovačky pro výkonné spotřebiče tlustší dráty?
Tlustší drát má menší odpor. Méně se zahřívá a ztrácí se v něm méně energie.
✗Tlustší drát má větší odpor, protože je v něm víc kovu.
✓Tlustší drát má menší odpor.

Víc kovu znamená víc cest pro elektrony – jako širší chodba. Proud projde snáz.

Odpor roste s délkou a s teplotou, klesá s průřezem a závisí na materiálu. Měď a hliník mají malý odpor.

Vzorcem

O čem to je

Výrobce kabelů musí přesně vědět, jaký odpor bude mít drát dané délky a tloušťky. Na to má vzorec. Ukážeme si také reostat – součástku, kterou odpor měníš otočením nebo posunutím.

Nové pojmy

Odpor RJak moc vodič brání proudu, v ohmech (Ω). Platí Ohmův zákon I = U : R – větší odpor, menší proud.Spirála v konvici má asi 25 Ω.
Délka l a průřez Sl je délka drátu v metrech. S je plocha řezu drátu, třeba v mm².Kabel do zásuvky mívá průřez 1,5 mm².
Měrný odpor ρČíslo typické pro materiál. Říká, jak dobře látka vede proud. Malé = dobrý vodič.Stříbro má nejmenší měrný odpor ze všech kovů, pak měď.

Vzorec

R = ρ · l : S. Délka je nahoře (delší → větší odpor), průřez dole (tlustší → menší odpor).

Délka 2× větší → odpor 2× větší.
Průřez 3× větší → odpor 3× menší.
Jiný kov → jiné ρ: železo má asi 6× větší než měď.
Teplota: kovy s rostoucí teplotou odpor zvětšují.
Drát má odpor 6 Ω. Jaký odpor má drát stejné délky z téhož kovu s trojnásobným průřezem?
Průřez je dole ve zlomku → 3× větší průřez = 3× menší odpor: 6 : 3 = 2 Ω.
Seřaď kovy od nejmenšího měrného odporu: železo, měď, stříbro, hliník.
stříbro, měď, hliník, železo.

Rezistor a reostat

RezistorSoučástka s pevně daným odporem.Rezistor 100 Ω v elektronice.
ReostatRezistor s proměnným odporem. Posuvným jezdcem měníš, jak dlouhým kusem drátu proud prochází.Starší stmívač světla nebo regulace hlasitosti.

Roztřiď změny. U každé si vzpomeň, kde ve vzorci veličina je.

✗Odpor drátu nezávisí na materiálu, jen na rozměrech.
✓Závisí i na materiálu (měrný odpor ρ).

Stejně dlouhý a tlustý drát ze železa má asi šestkrát větší odpor než měděný.

R = ρ · l : S: odpor roste s délkou, klesá s průřezem, závisí na materiálu a u kovů roste s teplotou. Reostat má měnitelný odpor.
📐Ohmův zákon🔌Zapojení rezistorů