Ohmov zákon

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
Elektrická schéma obvodu demonštrujúca Ohmov vzťah medzi napätím (U), odporom (R) a prúdom (I).

Ohmov zákon je fyzikálny zákon, ktorý definuje vzájomný vzťah medzi elektrickým prúdom, elektrickým napätím, a elektrickým odporom. Pomenovaný je podľa svojho objaviteľa, nemeckého fyzika Georga Ohma.

Zákon[upraviť | upraviť zdroj]

Elektrický prúd pretekajúci vodičom je priamo úmerný rozdielu elektrických potenciálov na koncoch vodiča a nepriamo úmerný elektrickému odporu medzi koncami vodiča.

"Elektrický prúd pretekajúci v uzavretom elektrickom obvode je priamo úmerný napätiu zdroja a nepriamo úmerný elektrickému odporu obvodu."

V matematickom zápise

I = \frac{U}{R}

kde I je prúd, U je napätie a R je odpor.

Ďalej sa dá tento vzorec rozviesť ako: R=U/I a U=I.R

Zákon platí pre obvody zložené z lineárnych prvkov, ktorými preteká jednosmerný prúd a za ideálnych podmienok - konštantná teplota, konštantný odpor, ideálne prívodné vodiče.

Ohmov zákon je možné napísať aj v tzv. diferenciálnom tvare. Tento vyjadruje vzťah elektrického poľa a elektrického prúdu, čo je pôvodný tvar Ohmovho zákona.

\vec{j} = \sigma \cdot \vec{E},

kde j je hustota elektrického prúdu, \sigma je merná elektrická vodivosť a E je intenzita elektrického poľa. Ohmov zákon neplatí pre polovodiče a iné nelineárne prvky.

Ohmov zákon pre uzavretý obvod[upraviť | upraviť zdroj]

Prúd v uzavretom obvode sa rovná podielu elektromotorického napätia zdroja a súčtu odporov vonkajšej a vnútornej časti obvodu."

I = \frac{U_e}{R + R_i}

Tento tvar zákona vychádza zo skutočnosti, že napätie zaťaženého zdroja je nižšie, než napätie zdroja nezaťaženého, teda takého, z ktorého neodoberáme žiadny prúd. Je to spôsobené tým, že ľubovoľný uzavretý elektrický obvod sa skladá z vonkajšej a vnútornej časti obvodu. Vonkajšiu časť obvodu tvoria rezistory, vodiče, spotrebiče a pod. pripojené na svorky zdroja, ktorým priraďujeme celkový odpor R - vonkajší odpor obvodu. Vodivý priestor medzi pólmi vnútri zdroja tvorí vnútornú časť obvodu, tejto časti priradíme vnútorný odpor zdroja Ri.

Pre elektrické napätie vonkajšej časti obvodu platí vzťah: U = U_e - R_i I

kde Ue je elektromotorické napätie (napätie nezaťaženého zdroja), Ri je vnútorný odpor zdroja a I je prúd prechádzajúci obvodom.

Z toho vyplýva, že ak meriame napätie voltmetrom, ktorého odpor Rv >> Ri a nemáme práve v obvode zapojené žiadne ďalšie prvky, môžeme nameranú hodnotu elektrického napätia považovať za elektromotorické napätie zdroja.

Keď spojíme svorky zdroja vodičom s nízkym odporom, nastane skrat, kedy vonkajší odpor je takmer nulový R << Ri, U ≈ 0 V a prúd v obvode dosiahne hodnotu I_m = \frac{U_e}{R_i} Odberom takéhoto prúdu sa poškodzuje zdroj. Môže dôjsť k jeho prehriatiu a explózii.