Czech

Co je to Ohmův zákon?

3. Bře 2021 | Elektrické, Základy

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:

VeličinaSymbol v Ohmově zákoněJednotka měření
(zkratka)
Úloha v obvodechPokud to náhodou nevíte:
NapětíEVolt (V)Tlak, který aktivuje tok elektronůE = elektromotorická síla (zastaralý termín)
ProudIAmpér (A)Rychlost toku elektronůI = intenzita
OdporROhm (Ω)Omezovač toku elektronůΩ = řecké písmeno omega

Pokud jsou známy dvě z těchto hodnot, lze Ohmův zákon upravit k výpočtu třetí. Jednoduše upravte pyramidu následovně:

Postup úpravy vzorce Ohmova zákona.

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).

Známé napětí a odpor jsou zobrazeny v obvodu

Jaký je proud v obvodu?

I = E/R → 12 V / 6 Ω = 2 A

2. příklad: Jsou známé napětí (E) a proud (I).

Známé napětí a proud jsou zobrazeny v obvodu

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?

Známý proud a odpor jsou zobrazeny v obvodu

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.

Související články