Ohmův zákon je jedním ze základních zákonů elektřiny. Vytváří spojení mezi elektrickým proudem, napětím a odporem v elektrickém obvodu. Podle tohoto zákona je proud přes odpor úměrný napětí na něm a nepřímo úměrný jeho odporu. Ohmův zákon je formulován následovně:
Kde I označuje proud, U - napětí na rezistoru a R - jeho odpor. V této rovnici, pokud je odpor rezistorů stejný a jsou spojeny paralelně, pak bude proud přes každý odpor stejný. Paralelně tedy Spojené rezistory stejného odporu mezi sebou sdílejí napětí, ale proud přes ně bude stejný.
Ohmův zákon
Podle Ohmova zákona je proud protékající vodičem přímo úměrný napětí na jeho koncích a nepřímo úměrný odporu vodiče. Vzorec popisující Ohmův zákon má druh:
- I - proud měřený v ampérech (A);
- U-napětí měřené ve voltech (v);
- R-odpor vodiče měřený v ohmech (Ω).
Ohmův zákon je spravedlivý pro všechny elektrické obvody, včetně jednoduchých a složitých obvodů připojení rezistorů. V případě paralelního spojení rezistorů stejného odporu bude proud přes každý odpor stejný.
Při paralelním připojení rezistorů lze celkový odpor obvodu vypočítat podle vzorce:
kde R1, R2, . Rn - odpor paralelně se Spojenými odpory.
Ohmův zákon je základem pro pochopení a studium elektrických jevů a má široké uplatnění v různých oblastech, včetně elektrotechniky a elektroniky.
Odpor a proud
Podle Ohmova zákona je proud (I) přímo úměrný napětí (V) na koncích rezistoru a nepřímo úměrný jeho odporu (R). Tímto způsobem lze vyjádřit vzorec pro výpočet proudu:
Když má obvod několik paralelně Spojených rezistorů stejného odporu, proudový proud přes každý z nich bude stejný. K tomu dochází proto, že v paralelním spojení je elektrický odpor spoje menší než odpor každého jednotlivého odporu, a proto je veškerý proud mezi nimi rovnoměrně rozdělen.
Pokud například obvod má dva rezistory se stejným odporem a proud protékající obvodem je stejný jako I, pak proud protékající každým z odporů bude také roven I/2.
Takže v paralelním spojení rezistorů stejného odporu bude proud přes každý z nich stejný a celkový proud protékající celým obvodem se bude rovnat součtu proudů procházejících každým odporem.
Paralelní spojení odporů
Výhodou paralelního spojení rezistorů je snížení celkového odporu obvodu. Když jsou rezistory připojeny paralelně, jejich odpor se složí nepřímo úměrně. Pokud máme například dva rezistory stejného odporu, jejich odpor se sčítá a celkový odpor bude dvakrát menší než každý odpor zvlášť.
Také při paralelním připojení rezistorů je mezi nimi distribuován proud v obvodu. Každý odpor bude mít svůj vlastní proud, který bude úměrný zpětnému odporu. Součet proudů přes každý odpor se rovná celkovému proudu v obvodu.
Paralelní připojení odporů se často používá v elektrických obvodech, kde je vyžadováno oddělení proudu. Například v děliči napětí, kde se rezistory používají k výrobě určitých napětí, nebo v měřicích obvodech, kde se rezistory používají k vytváření známých hodnot odporu.
Homogenní odpor
Homogenita odporu v paralelním spojení odporů je důležitou podmínkou pro aplikaci Ohmova zákona. Pokud mají rezistory stejnou vodivost, pak bude celkový proud na všech odporech rovnoměrně rozložen a každý rezistor získá stejný podíl celkového proudu.
Použití odporů s homogenním odporem v paralelních obvodech poskytuje pohodlný způsob, jak zvýšit celkový proud. Každý odpor přitom zvyšuje celkový proud podle Ohmova zákona a přispívá k celkovému elektrickému odporu obvodu.
Závislost proudu na napětí
Ohmův zákon stanoví přímou závislost mezi proudem, který protéká odporem, a napětím přivedeným k tomuto rezistoru. Pokud má rezistor konstantní odpor, pak čím vyšší napětí, tím více proudu jím proteče.
Matematicky je tato závislost vyjádřena následujícím vzorcem:
I = U / R
kde I - proud (v ampérech), U - napětí (ve voltech), R - odpor rezistoru (v omách).
Pokud tedy odpor zůstává konstantní, pak se zvýšením napětí zvyšuje také proud přes odpor. Tuto závislost lze ilustrovat pomocí tabulky:
| Napětí (U), V | Odpor (R), Ohm | Proud (I), A |
|---|---|---|
| 2 | 1 | 2 |
| 4 | 1 | 4 |
| 6 | 1 | 6 |
Jak je vidět z tabulky, když se napětí zdvojnásobí, proud se také zdvojnásobí. To je názorným potvrzením spravedlnosti Ohmova zákona a umožňuje regulovat proud dodávaný na odpor změnou napětí.
Ohmův zákon pro paralelně Spojené rezistory
Při paralelním spojení rezistorů se stejným odporem bude proud protékající každým z nich stejný. Tento jev je vysvětlen podle Ohmova zákona.
Ohmův zákon tvrdí, že proud protékající obvodem je úměrný napětí v tomto obvodu a nepřímo úměrný odporu. U paralelních odporů to znamená, že elektrické napětí na každém z nich je stejné.
Každý rezistor v paralelním obvodu nabízí svůj vlastní odpor, což způsobuje pravděpodobnost změny proudu. Při stejných odporech se však proud rozdělí mezi rezistory tak, že proud protékající každým odporem bude stejný.
To lze vysvětlit následovně: při paralelním připojení rezistorů zůstává napětí na každém z nich konstantní a stejné napětí ve zdroji napájení. Odpor každého rezistoru zůstává stejný a podle Ohmova zákona bude proud přes rezistory stejný.
Ohmův zákon pro paralelně propojené rezistory tedy tvrdí, že proud přes každý odpor bude stejný, za předpokladu, že rezistory mají stejný odpor.
Příklady použití Ohmova zákona
- Elektrické zapojení: Ohmův zákon se používá k výpočtu a analýze elektrických obvodů. Umožňuje určit proud v obvodu, odpor prvků a napětí v různých částech obvodu.
- Elektronika: V elektronických zařízeních, jako jsou telefony, počítače a televizory, se Ohmův zákon používá k určení proudu, odporu a výkonu pro správnou funkci elektrických součástí.
- Elektrické dráty: Ohmův zákon umožňuje určit úroveň odporu elektrických vodičů, což je důležité pro správný přenos elektrické energie bez ztrát.
- Elektrická síť: V napájecích sítích umožňuje aplikace Ohmova zákona vypočítat spotřebu energie různých zařízení a zajistit efektivní a bezpečné dodávky energie.
- Sluneční baterie: Ohmův zákon se používá k určení odporu vinutí solárních panelů a výpočtu elektrického výkonu vyrobeného solárními panely.
Všechny tyto příklady ukazují široké uplatnění Ohmova zákona a jeho důležitost pro pochopení a řízení elektrických obvodů a zařízení. Znalost Ohmova zákona umožňuje inženýrům a elektrikářům efektivně navrhovat, stavět a udržovat elektrické systémy a zařízení.
Závěry
Po prostudování Ohmova zákona a jeho aplikaci na paralelně připojené rezistory stejného odporu lze vyvodit několik vodičů:
1. Proud protékající každým odporem je stejný. Je to proto, že v paralelním spojení odporu je napětí na každém rezistoru stejné, což znamená, že proud protékající rezistorem je určen pouze jeho odporem a Ohmovým zákonem.
2. Celkový proud protékající paralelně spojenými odpory se rovná součtu proudů protékajících každým odporem. Vyplývá to ze zákona zachování elektrického náboje - příchozí proud by se měl rovnat odchozímu.
3. Odpor paralelního spojení rezistorů se vypočítá podle vzorce: 1 / Rpára = 1 / R1 + 1 / R2 + . + 1 / Rn kde Rpára - celkový odpor, R1, R2, . Rn - odpor každého odporu. Čím větší je odpor každého odporu, tím menší je celkový odpor paralelního spoje.
4. V paralelních obvodech, jejichž odpor je totožný, se celkový odpor rovná odporu každého rezistoru dělenému počtem paralelně Spojených odporů.