Ohmův zákon má v elektrotechnice velký význam jako základní koncept, který poskytuje cenné poznatky o chování elektrických obvodů. Pochopením Ohmova zákona můžete odemknout schopnost vypočítat napětí, proud, odpor a výkon v obvodu. V tomto tutoriálu se ponoříme do principů Ohmova zákona a prozkoumáme, jak moc souvisí s elektrickými obvody.
Ohmův zákon
Podle Ohmova zákona bude mít vodič spojující dva body tok proudu, který přímo koreluje s napětím kolem těchto bodů a nepřímo koreluje s odporem vodiče. Matematicky to může být reprezentováno jako:
V této rovnici V představuje napětí měřené ve voltech, I označuje proud měřený v ampérech a R představuje odpor měřený v ohmech. Tento matematický vztah zdůrazňuje vzájemné propojení mezi napětím, proudem a odporem. Podle Ohmova zákona má zvýšení napětí v obvodu za následek odpovídající zvýšení proudu, za předpokladu, že odpor zůstává konstantní. Podobně, pokud se odpor zvýší, proud pro dané napětí klesá.
Výpočet napětí, proudu a odporu
Zvažte příklad, který demonstruje praktickou aplikaci Ohmova zákona. Obvod s napětím 12 voltů a odporem 4 ohmy a pomocí Ohmova zákona můžeme vypočítat proud procházející obvodem:
Abychom našli hodnotu proudu (I), vydělíme obě strany rovnice 4:
V tomto příkladu je tedy proud protékající obvodem 3 ampéry.
Napájení v elektrických obvodech
Výkon má v elektrických obvodech významný význam, protože označuje rychlost, jakou je elektrická energie spotřebovávána nebo přenášena, což hraje klíčovou roli v pochopení chování obvodu. Výkon (P) v elektrickém obvodu lze vypočítat pomocí následující rovnice:
Zde P je výkon, který se měří ve wattech:
Rovnice ukazuje, že výkon je součinem proudu a napětí. To znamená, že energie spotřebovaná zařízením nebo komponentem v obvodu je přímo úměrná jak proudu, který jím protéká, tak napětí na něm.
Výpočet výkonu v elektrických obvodech
Nyní k výpočtu energie spotřebované zařízením v obvodu. Předpokládejme, že máme obvod s proudem 2 ampéry a napětím 6 voltů a chceme potom určit výkon:
V tomto příkladu je tedy energie spotřebovaná zařízením 12 wattů.
Výsečový graf vzorce Ohmův zákon
Níže je koláčový graf, který zobrazuje všechny vzorce pro výpočet proudu, odporu, napětí a výkonu libovolného obvodu:
Závěr
Ohmův zákon poskytuje základní vztah mezi napětím, proudem a odporem, což umožňuje přesné výpočty a předpovědi v elektrických obvodech. Výpočty energie nám navíc umožňují vyhodnotit spotřebu energie a účinnost zařízení a součástí v obvodu.