Ohmov zakon

Izvor: Wikipedia
Memo za pamćenje Omovog zakona. Pokriješ li bilo koju varijablu, ostatak prikazuje formulu za njen izračun.

Ohmov zakon je jedan od temeljnih zakona elektrike (elektrotehnike) koji govori o odnosu jakosti struje, napona i otpora u strujnom krugu.

Eksperimentalno je utvrđeno, da će jakost struje kroz vodič biti to veća što je veći napon među njegovim krajevima i što je manji otpor strujnog kruga u koji je vodič uključen. Matematski se ovo može izraziti formulom poznatom pod imenom Ohmov zakon.

Može se napisati u 3 oblika:

I=U/R

U=I*R

R=U/I

Om (Ω) se uvijek može napisati kao volt/amper. Pa se kod formule I=U/R volt i volt mogu kratiti.

Jakost struje u strujnom krugu proporcionalna je naponu, a obrnuto proporcionalna otporu. Gdje je uz konstantnu temperaturu:

I = jakost struje kroz strujni krug u amperima (A) U= napon izvora u Voltima (V) R = ukupan otpor strujnog kruga (otpor trošila + otpor električnih vodova + unutarnji otpor izvora struje) u omima (Ω)

Ohmov zakon vrijedi za metale i vodljive otopine. Takvi se vodiči zovu omski vodiči. Za neke materijale Ohmov zakon ne vrijedi a takvi se vodiči zovu neomski.

Pad napona.jpg
Pad napona2.jpg

Zakonitosti u odnosima otpora, napona i struje otkrio je 1826. godine njemački fizičar Georg Simon Ohm istražujući metalne vodiče.

Pad napona[uredi - уреди]

Napon izvora U (V) tjera strujni tok jakosti I (A) kroz otpornik R. Na krajevima otpornika napon je jednak naponu izvora, što znači da duž otpornika napon nije svagdje jednak, nego se smanjuje od pozitivnog kraja prema negativnom, kako pokazuju voltmetri na gornjoj slici. Veći napon na stezaljkama izvora (dakle i na krajevima otpornika) protjerat će jaču struju kroz otpornik, a među pojedinim točkama otpornika i razlike u naponu bit će veće. Prekinemo li strujni tok, otpornik će u svim točkama imati isti napon jednak naponu stezaljke na koju je priključen, kao što prikazuje donja slika. Slijedi, da razlike u naponu pojedinih točaka otpornika postoje samo u zatvorenom strujnom krugu, ako kroz njega protječe struja.

Pokusima se može pokazati, da je pad napona na bilo kom odsječku - dijelu otporne žice to veći, što je veći otpor između mjernih točaka i što je jača struja koja teče kroz otpornik.

Matematički se pad napona može odrediti po izrazu:

U = I x R1

gdje R1 predstavlja (rezultirajući) otpor među mjernim točkama. Izraz ustvari predstavlja primjenu Ohmovog zakona na promatrani odsječak otpornika ili promatrani dio strujnog kruga, pa i onda ako taj dio sadrži složeniji sustav od više različito vezanih trošila ili otpornika.

Zaključimo da prolaskom struje kroz bilo koji otpornik ili vodič, na tom otporniku ili vodiču nastaje pad napona jednak umnošku jakosti struje i otpora među mjernim točkama.

Sukladno tome, pad napona je neizbježan i u vodovima gradske električne mreže. Da bi trošila dobila propisanih 220 V i u vrijeme jačeg opterećenja mreže, vodovi moraju biti dovoljno debeli, da se smanji njihov otpor, a time i pad napona, kako bi se razlike napona u neopterećenoj i opterećenoj mreži zadržale u granicama dopuštenih odstupanja. To je također razlog, što električne instalacije trebaju projektirati stručnjaci, kako bi ispravno odredili potrebne debljine vodiča za svaku instalaciju.

Nadalje, pad napona nastaje i na zaštitnom vodiču, ako bi kroz njega prolazila struja. Na dijelu dugog i tankog ili slabo spojenog zaštitnog vodiča, mogao bi zato nastati i opasan napon u slučaju da fazni napon probije na metalne dijelove opreme ili instalacije (tzv. masu). Zbog toga zaštitni vodič treba biti dovoljne debljine, ne smije se voditi preko prekidača, a ako ima spojeva, oni moraju biti dobro izvedeni.