📐 Ohmův zákon

Pokusem

O čem to je

Proč žárovka na 4,5 V svítí slaběji, když ji připojíš na 1,5 V baterii? A proč se stejnou baterií jedna žárovka svítí jasně a jiná sotva? Odpověď našel německý učitel Georg Simon Ohm.

Jeho zákon používá každý elektrikář i konstruktér elektroniky – bez něj by se nedala navrhnout ani nabíječka mobilu.

Nové pojmy

Napětí U„Tlak“, kterým zdroj žene proud obvodem. Ve voltech (V).Plochá baterie 4,5 V.
Proud IKolik náboje proteče za sekundu. V ampérech (A).Žárovkou teče 0,3 A.
Elektrický odpor RJak moc vodič nebo spotřebič brání proudu. Jednotka ohm (Ω).Úzká trubka brání vodě víc než široká. Tenký drát brání proudu víc než tlustý.
RezistorSoučástka, která má přesně daný odpor.Malý váleček s barevnými proužky na desce elektroniky.

Pokus

Zapoj rezistor, ampérmetr (měří proud) a zdroj, u kterého jde měnit napětí.
Voltmetrem měř napětí na rezistoru.
Napětí postupně zvyšuj a zapisuj proud.
Napětí UProud I
2 V0,1 A
4 V0,2 A
6 V0,3 A
8 V0,4 A

Vidíš to? Dvojnásobné napětí → dvojnásobný proud. Trojnásobné → trojnásobný. Proud je napětí přímo úměrný.

A když vyděl napětí proudem, vyjde pokaždé stejně: 2 : 0,1 = 20, 4 : 0,2 = 20… To číslo je odpor rezistoru: 20 Ω.

Graf

Když zakreslíš proud v závislosti na napětí, vyjde přímka z počátku. Na grafu měň sklon: strmější přímka = menší odpor (stejné napětí protlačí větší proud).

Při stálém odporu zvýšíš napětí z 3 V na 6 V. Co se stane s proudem?
Napětí se zdvojnásobilo → proud se zdvojnásobí.
Při stejném napětí vyměníš rezistor za jiný s dvojnásobným odporem. Proud?
Větší odpor víc brání → proud klesne na polovinu.
✗Větší odpor = větší proud.
✓Větší odpor = menší proud.

Odpor proudu brání. Čím víc brání, tím méně ho proteče.

Proud je přímo úměrný napětí: dvojnásobné napětí → dvojnásobný proud. Větší odpor → menší proud. Graf I–U je přímka z počátku.

Trojúhelníkem

O čem to je

Máš zdroj 12 V a rezistor 4 Ω. Jaký proud poteče? Vydrží ho součástka? Na tohle stačí jeden vzorec – Ohmův zákon – a malý trik, jak si ho zapamatovat.

Nové pojmy

Napětí UJak silně zdroj žene proud. Ve voltech (V).
Proud IKolik náboje proteče za sekundu. V ampérech (A).
Odpor RJak moc spotřebič brání proudu. V ohmech (Ω). Odpor 1 Ω má vodič, kterým při napětí 1 V teče proud 1 A.

Ohmův zákon

I = U : R – proud je napětí děleno odporem. Větší napětí víc tlačí (proud roste), větší odpor víc brání (proud klesá).

Trik trojúhelník: nahoru napiš U, dolů vedle sebe I a R. Zakryj prstem, co hledáš: U = I · R (dole vedle sebe = násobíš), I = U : R, R = U : I (nahoře nad dolním = dělíš).

Vypiš, co znáš: U, I, nebo R.
Z trojúhelníku vyber vzorec pro neznámou.
Proud dosazuj v ampérech (250 mA = 0,25 A).
Vypočítej a připiš jednotku.
Napětí 12 V, odpor 4 Ω. Jaký teče proud?
I = U : R = 12 : 4 = 3 A.
Proud 0,5 A, odpor 20 Ω. Jaké je napětí?
U = I · R = 0,5 · 20 = 10 V.
Žárovkou při 6 V teče 0,2 A. Jaký má odpor?
R = U : I = 6 : 0,2 = 30 Ω.
Napětí 4,5 V, odpor 15 Ω. Proud?
I = 4,5 : 15 = 0,3 A.

Jak odpor změřit

Rezistor zapoj do obvodu. Ampérmetrem (sériově) změř proud, voltmetrem (paralelně k rezistoru) napětí. Pak spočítej R = U : I.

  • U = ? – U = I · R
  • I = ? – I = U : R
  • R = ? – R = U : I

Zakryj si vzorce a vybav je z trojúhelníku. Pak karty otoč.

✗I = U · R
✓I = U : R

Větší odpor musí proud zmenšit. Kdybys násobil, s větším odporem by proud rostl – to nedává smysl.

Ohmův zákon: I = U : R, z toho U = I · R a R = U : I. Odpor v ohmech (Ω).
🔋Proud a napětí🧵Odpor vodiče