Ohmův zákon je vzorec používaný k výpočtu vztahu mezi napětím, proudem a odporem v elektrickém obvodu.
Pro studenty elektroniky je Ohmův zákon (E = IR) stejně zásadní jako Einsteinova rovnice relativity (E = mc²) pro fyziky.
E = I × R
V překladu to znamená napětí = proud × odpor nebo volty = ampéry × ohmy nebo V = A × Ω.
Ohmův zákon nazvaný po německém fyzikovi Georgu Ohmovi (1789–1854) se zabývá klíčovými veličinami obvodů:
| Veličina | Symbol v Ohmově zákoně | Jednotka měření (zkratka) | Úloha v obvodech | Pokud to náhodou nevíte: |
|---|---|---|---|---|
| Napětí | E | Volt (V) | Tlak, který aktivuje tok elektronů | E = elektromotorická síla (zastaralý termín) |
| Proud | I | Ampér (A) | Rychlost toku elektronů | I = intenzita |
| Odpor | R | Ohm (Ω) | Omezovač toku elektronů | Ω = řecké písmeno omega |
Pokud jsou známy dvě z těchto hodnot, lze Ohmův zákon upravit k výpočtu třetí. Jednoduše upravte pyramidu následovně:
Pokud znáte napětí (E) a proud (I) a chcete znát odpor (R), vydělte R v pyramidě a vypočtěte zbývající rovnici (viz první pyramida nahoře, zcela vlevo).
Poznámka: Odpor nelze měřit v obvodu pod napětím, takže Ohmův zákon je zvláště užitečný, pokud je nutné ho vypočítat. Místo vypínání obvodu k měření odporu lze určit R pomocí výše uvedené varianty Ohmova zákona.
Když znáte napětí (U) a odpor (R) a chcete znát proud (I), vydělte I a vypočtěte zbývající dva symboly (viz prostřední pyramida nahoře).
A pokud znáte proud (I) a odpor (R) a chcete znát napětí (U), vynásobte spodní poloviny pyramidy (viz třetí pyramida nahoře zcela napravo).
Vyzkoušejte několik vzorových výpočtů na základě jednoduché řady obvodů, které zahrnují pouze jeden zdroj napětí (baterie) a odporu (světlo). V každém příkladu jsou známé dvě hodnoty. K výpočtu třetí použijte Ohmův zákon.
1. příklad: Jsou známé napětí (E) a odpor (R).
Jaký je proud v obvodu?
I = E/R → 12 V / 6 Ω = 2 A
2. příklad: Jsou známé napětí (E) a proud (I).
Jaký je odpor vytvářený světlem?
R =VU/I → 24 V / 6 A = 4 Ω
3. příklad: Jsou známé proud (I) a odpor (R). Jaké je napětí?
Jaké je napětí v obvodu?
E = I × R → 5 A × 8 Ω = 40 V
Když Ohm publikoval svůj vzorec v roce 1827, jeho klíčové zjištění bylo, že množství elektrického proudu tekoucího vodičem je přímo úměrné napětí v daném vodiči. Jinými slovy, jeden volt tlaku je nutný k protlačení jednoho ampéru proudu skrz jeden ohm odporu.
Co lze ověřit pomocí Ohmova zákona
Ohmův zákon lze použít k ověřování statických hodnot součástek v obvodu, hodnot proudů, zdrojů napětí a napěťových úbytků. Pokud například měřicí přístroj zjistí měření vyššího než běžného proudu, může to znamenat, že došlo k poklesu odporu nebo zvýšení napětí, což způsobuje stav s vysokým napětím. To může značit problém se zdrojem nebo obvodem.
U stejnosměrných obvodů (DC) může nižší než běžný naměřený proud znamenat, že došlo k poklesu napětí nebo se zvýšil odpor obvodu. Možné příčiny zvýšeného odporu jsou špatné a uvolněné spoje, koroze a/nebo poškozené součástky.
Zátěže v obvodu odebírají elektrický proud. Zátěží může být libovolný druh elektrického zařízení: počítač, domácí spotřebič nebo velký motor. Většina těchto zařízení (zátěží) obsahuje typový štítek nebo připevněný informační štítek. Tyto typové štítky uvádějí bezpečnostní certifikaci a několik informačních čísel.
Technici na typových štítcích součástí zjišťují standardní hodnoty napětí a proudu. Pokud během testování technici zjistí, že se na jejich digitálních multimetrech nebo klešťových přístrojích nezobrazují obvyklé hodnoty, mohou využít Ohmova zákona ke zjištění, která část obvodu selhává a tak určit, kde se může nacházet problém.
Základy obvodů
Obvody jsou jako všechna hmota tvořeny atomy. Atomy se skládají z elementárních částic:
- Protony (s kladným elektrickým nábojem)
- Neutrony (bez náboje)
- Elektrony (záporně nabité)
Atomy zůstávají pohromadě prostřednictvím přitažlivých sil mezi jádrem atomu a elektrony v jeho vnějším obalu. Při ovlivnění napětím se atomy v obvodu znovu uspořádají a jejich součásti vykazují potenciální přitažlivou sílu známou jako rozdíl potenciálů. Volné elektrony se pohybují směrem od místa jejich přebytku (záporný pól) k místu jejich nedostatku (kladný pól) a vytváří tok elektronů (proud). Libovolný materiál v obvodu, který tento tok omezuje, je považován za odpor.
Odkazy: Digital Multimeter Principles (Principy digitálního multimetru), Glen A. Mazur, American Technical Publishers.