x
Učitavanje
  1. Fizika 8
  2. 2. Električna struja, napon i otpor
  3. 2.6 Ohmov zakon

2.6 Ohmov zakon

Europska unija, Zajedno do fondova EU
Što ću naučiti?
Samostalno učenje
Procijenite svoje znanje
Sadržaj jedinice
Sadržaj jedinice
Povećanje slova
Smanjenje slova
Početna veličina slova Početna veličina slova
Visoki kontrast
a Promjena slova
  • Verdana
  • Georgia
  • Dyslexic
  • Početni
Upute za korištenje

Na početku...

Dalekovodi
Dalekovodi

Možemo li zamisliti suvremeni život bez električne energije? Iako ne razmišljamo često o tome, naš svakodnevni život blisko je s njom povezan. Bez električne energije ne bi bilo mobitela, računala, javne i kućne rasvjete, hladnjaka ni štednjaka. Zdravstvena zaštita i medicina ostvarile su nezamislive napretke upravo zbog otkrića električne energije. Električna energija provodi se od elektrana do transformatorskih stanica dalekovodima, a potom ulazi u naša kućanstva. U prijenosnim uređajima električnu energiju pohranjuju baterije.

Zanimljivost

Georg Simon Ohm
Georg Simon Ohm

Jedan od najvažnijih osnovnih zakona elektrotehnike, primjenjiv u električnim strujnim krugovima je Ohmov zakon. Nazvan je po Georgu Simonu Ohmu, njemačkom matematičaru i fizičaru koji je formulirao taj zakon 1827. godine.

Prisjetimo se oznaka fizičkih veličina i mjernih jedinica za električni napon, struju i otpor.

FIZIČKA VELIČINA OZNAKE FIZIČKE VELIČINE MJERNA JEDINICA OZNAKE MJERNE JEDINICE
elektični napon U volt V
električna struja I
amper A
električni otpor R
om Ω  

Ohmov zakon definira odnos električne stuje, napona i otpora. Električna struja proporcionalna je naponu, a obrnuto proporcionalna otporu u strujnom krugu.

Ohmov zakon zapisujemo jednostavnom matematičkom formulom:

I = U R

iZRAZ ZA OHMOV ZAKON PRIKAZAN OZNAKAMA FIZIČKIH VELIČINA I EKVIVALENTNIM BROJEVIMA 10, 5 I 2
Odredimo nepoznatu fizičku veličinu električnu struju

Poznavanje osnovnih matematičkih jednadžbi s jednom nepoznanicom pomaže vam da vrlo lako iz izraza za Ohmov zakon izdvojite traženu fizičku veličinu.

Kako?

Zamislite matematičku operaciju dijeljenja pored izraza. Tako ćemo pored oznake za električnu struju zamisliti broj 5 , pored oznake za napon 10 , a pored oznake za električni otpor 2 .

Odredimo nepoznatu fizičku veličinu električnu struju pomoću matematičkog izraza
Odredimo nepoznatu fizičku veličinu električni napon

Ako nam je nepoznata fizička veličina napon, samo prebacimo izraz tako da je matematički točan, što prikazano na slici.

Određivanje nepoznate fizičke veličine električni otpor
Odredimo nepoznate fizičke veličine električni otpor

U slučaju da određujemo električni otpor, ponovno prebacujemo oznake fizičkih veličina na način prikazan na slici.

trokut napona, struje i otpora
Trokut Ohmova zakona

Postoji još jedan načina biste taj matematički izraz lakše upamtili, uz pomoć “magičnog” trokuta.

Trokut Ohmovog zakona
Trokut Ohmova zakona

Kako se koristimo “magičnim” trokutom?

Crvena crta predstavlja znak dijeljenja, odnosno razlomačku crtu, a plava crta predstavlja znak množenja. Fizičku veličinu koju tražite samo preklopite rukom i dobit ćete odgovarajući matematički izraz.

Određivanje izraza za napon pomoću trokuta Ohmovog zakona
Određivanje izraza za napon s pomoću trokuta Ohmova zakona

Želimo li odrediti električni napon, preklopimo rukom njegovu oznaku. Dobit ćemo izraz:

Određivanje izraza za električnu struju pomoću trokuta Ohmovog zakona
Određivanje izraza za električnu struju s pomoću trokuta Ohmova zakona

Ako određujemo električnu struju, moramo imati na umu da je crvena crta znak dijeljenja.

Određivanje izraza za električni otpor pomoću trokuta Ohmovog zakona
Određivanje izraza za električni otpor s pomoću trokuta Ohmova zakona

Isto vrijedi i kad trebate izračunati električni otpor u strujnom krugu.

Ohmov zakon nam pokazuje kako se odnose električna struja i električni napon u strujnom krugu s nekom vrijednosti otpora.

Kolekcija zadataka 1

Zadatak 1.

Izračunajte napon izvora ako kroz žaruljicu otpora 12 Ω teče električna struja jakosti 0,6 A .

U = I · R = 12 Ω · 0,6 A= 7,2 V

Zadatak 2.

Izračunajte električnu struju ako je žaruljica otpora 2 Ω spojena na bateriju napona 12 V .

I = U R

I = 12 V 2 Ω

I = 6 A

Zadatak 3.

U sljedećoj tablici očitajmo napon i električnu struju te:

  1. Izračunajmo električni otpor
  2. Nacrtajmo grafički prikaz.
U / V
I / A
R / Ω
0 0
1 0,1
2 0,2
3 0,3
4 0,4

a. U sljedećoj tablici očitajmo napon i električnu struju te izračunajmo električni otpor:

U / V
I / A
R / Ω
0 0
1 0,1
2 0,2
3 0,3
4 0,4

R = U I = 1 0,1 V A = 10 Ω

R = U I = 2 0.2   V A = 10 Ω

R = U I = 3 0.3   V A = 10 Ω

Vidimo da se otpor ne mijenja promjenom napona. Možemo zaključiti da je otpor stalan, a s porastom napona raste i električna struja, kao i obratno. Otpor ima stalnu vrijednost od 10 Ω .

Strujno naponska karakteristika otpornika
Strujno naponska karakteristika otpornika

b. Nacrtajmo grafički prikaz.

Zatvori

I-U  karakteristikom otpornika nazivamo grafički prikaz ovisnosti električne struje i napona, odnosno strujno-naponsku karakteristiku otpornika.

Strujno naponska karakteristika više otpornika
Strujno naponska karakteristika više otpornika

Nagib pravca govori nam o vrijednosti otpora. Pravac A ima veći otpor od pravca B. To možemo i jednostavno izračunati.

Odredimo otpore otpornika A i B.

R A = U A I A

R A = 2 0,1 = 20 Ω

R B = U B I B

R B = 2 0,4 = 5 Ω

Možemo zaključiti:

što je nagib pravca I-U  karakteristike otpornika veći, otpor ima manju vrijednost.

Povećaj ili smanji interakciju

Kutak za znatiželjne

Na slici je prikazan zadatak. Odredite nepoznatu fizičku veličinu.

zadatak serijski spoj žaruljica
Zadatak: serijski spoj žaruljica

Možete očitati ove vrijednosti:

I = 0,57 A  

U = 4 V  

R 2 = 5 Ω  

U 1 = 1,14 V  

U 2 = 2,85 V  

R 1 = ?

R 1 = U 1 I = 1,14 0,57 V A = 2 Ω

Kolekcija zadataka 2

Zadatak 4.

Uz pomoć simulacije, pritiskom na tipku generirat će se situacija sa zadanim vrijednostima. Trebate izračunati nepoznatu fizičku veličinu primjenom Ohmova zakona za cijeli strujni krug i za padove napona u serijskom spoju žaruljica.

Povećaj ili smanji interakciju

Zadatak 5.

Na slici je prikazan zadatak. Odredite nepoznatu fizičku veličinu.

Zadatak: Ohmov zakon
Zadatak: Ohmov zakon

Možete očitati ove vrijednosti:

I = 28 A

R = 15 Ω  

U = ?  

U = I · R = 28 A · 15 Ω = 420 V

Zadatak 6.

Uz pomoć simulacije, pritiskom na tipku generirat će se situacija sa zadanim vrijednostima. Trebate izračunati nepoznatu fizičku veličinu primjenom Ohmova zakona za cijeli strujni krug.

Povećaj ili smanji interakciju
Zatvori

Matematički izraz za Ohmov zakon glasi:

null
null

Odredite otpore crvenog i plavog otpornika uz pomoć grafičkog prikaza.


Grafički prikaz strujno naponske karakteristike 2 otpornika
Grafički prikaz strujno naponske karakteristike 2 otpornika

 

null

...i na kraju

Ohmov zakon nam pokazuje kako se odnose električna struja i električni napon u strujnom krugu s nekom vrijednosti otpora.

Ohmov zakon zapisujemo jednostavnom matematičkom formulom:

I = U R     

I - U karakteristikom otpornika nazivamo grafički prikaz ovisnosti električne struje i napona na otporniku.

Što je nagib pravca I - U karakteristike otpornika manji, otpor ima veću vrijednost.

PROCIJENITE SVOJE ZNANJE

1

Povećanjem napona baterije, povećava se i električna struja kroz otpornik.

2

Grafički prikaz Ohmova zakona nazivamo još i

3

Električna struja koja prolazi vodičem  je naponu izvora, a obrnuto proporcionalna  tj. 1 V napona potreban je da bi vrijednost električne struje od  prošla kroz 1 Ω  električnog  .

 

4

Dva otpornika spojena su serijski na napon izvora 10 V . Odredite otpor drugog otpornika, ako otpor prvog otpornika iznosi 2 Ω , a jakost električne struje u glavnom strujnom krugu 2 A . ​

 

 

5
Odredite ukupnu električnu struju u paralelno spojenom strujnom krugu, ako je napon izvora 9 V , a otpori dvaju paralelno spojenih otpornika 5 Ω i 4 Ω .
ZAVRŠITE PROCJENU

Idemo na sljedeću jedinicu

2.7 Opasnost i zaštita od električnoga udara