Ohmův zákon a elektrický odpor: Co je důležité vědět?
Jak spolu souvisí elektrický proud, odpor a napětí? Vztahy mezi těmito veličinami se dnes zdají být samozřejmé, ale v době svého objevitele Georga Ohma nebylo vůbec snadné je dokázat. Spory o platnost Ohmova zákona se tak vedly ještě desítky let po jeho smrti.
Všechny vodiče kladou průchodu elektrického proudu nějaký odpor. Konkrétní velikost odporu pak závisí na více faktorech. Rozhoduje jednak materiál, ze kterého je vodič vyroben, ale také jeho délka a tloušťka (respektive velikost plochy kolmého řezu). Důležité je vědět, že elektrický proud, napětí a odpor jsou vzájemně úzce propojené veličiny. Ohmův zákon říká, že elektrický proud (I) je v elektrickém obvodu se stálým odporem (R) přímo úměrný napětí (U). Elektrický odpor je tedy možné chápat jako konstantu úměrnosti mezi proudem a napětím.
I=U/R
R=U/I
K čemu se používá rezistor?
Určitě jste už někdy v útrobách elektrických spotřebičů zahlédli barevné keramické válečky na vodičích. Jedná se o rezistory, lidově nazývané jako odpory. Na jejich povrchu je vždy vyznačena hodnota odporu a používají se v případech, kdy je třeba snížit velikost elektrického proudu v obvodu, případně dosáhnout úbytku napětí. Hodnota odporu může být pevně daná, nebo proměnná, tedy nastavitelná v určitém rozsahu. S proměnnými rezistory se běžně setkáte u stmívačů svítidel, při nastavování hlasitosti či teploty u některých zařízení apod. Rezistory patří k velmi běžným elektrosoučástkám.
Polovodiče a další: Když R=konstanta neplatí
O elektrickém odporu je možné uvažovat prakticky u jakéhokoli materiálu. Třeba lidské tělo se za určitých okolností stane poměrně dobrým vodičem. Elektrický odpor těla složeného především z vody je poměrně malý, díky čemuž může snadno dojít k úrazu elektrickým proudem. Elektrikáři proto při práci nosí speciální gumové rukavice s vysokou hodnotou elektrického odporu, aby byli během případného kontaktu s proudem lépe chráněni. Můžete si zapamatovat, že dobrý vodič klade malý odpor, naopak špatný vodič (nebo téměř izolant) klade odpor velký. Z toho zároveň plyne, že elektrická vodivost (G) je převrácenou hodnotou elektrického odporu.
Ne všechny vodiče se ale při průchodu elektrického proudu vyznačují stabilním odporem. Speciální případ představují polovodiče, jejichž vodivost (respektive odpor) závisí na změnách různých podmínek, čehož se využívá při praktických aplikacích. Při zvyšující se teplotě se u vodičů, jako jsou např. kovy, odpor zvyšuje, u polovodičů je to obráceně. S rostoucí teplotou odpor klesá, čímž se zvyšuje jejich vodivost. Odpor polovodičů lze ovlivňovat i chemicky, pomocí světla apod.
Tahák: Co o Ohmově zákoně musíte vědět na test či zkoušku?
- Vztah mezi elektrickým proudem, napětím a odporem v jednoduchém elektrickém obvodu objevil německý fyzik Georg Simon Ohm v roce 1826.
- Ohmův zákon říká, že elektrický proud v obvodu je přímo úměrný elektrickému napětí.
- Jednotkou elektrického proudu je Ampér [A].
- Elektrický proud je uspořádaný pohyb elektricky nabitých částic. Můžeme ho měřit ampérmetry.
- Jednotkou elektrického odporu je Ohm [Ω].
- Elektrický odpor je veličina vyjadřující schopnost vodiče vést elektrický proud.
- 1 Ω je taková hodnota elektrického odporu, na které se při proudu 1 A vytvoří úbytek 1 V.
- Jednotkou elektrického napětí v soustavě SI je 1 volt [V].
- V rozvětveném elektrickém obvodu jsou rezistory zapojeny vedle sebe.
- Když se zdvojnásobí elektrický proud protékající rezistorem, jeho elektrický odpor se nezmění.
Ostatní vědci Ohmovy závěry zpochybňovali, později mu dali za pravdu
Georg Simon Ohm byl německý fyzik, který žil v letech 1789 až 1854. Ačkoli jej jeho otec odmalička vedl ke vzdělání, měl prý v prvních letech na univerzitě problémy soustředit se na učení. Žil bujarým studentským životem a místo v knihovně trávil čas na tanečních zábavách. Studium dokonce na několik let přerušil, ale nakonec jej ukončil doktorátem.
Po škole začal učit matematiku a fyziku, ale stále více jej zajímal výzkum elektřiny. V roce 1827 přišel s velmi odvážným tvrzením, že proud procházející elektrickým obvodem je přímo úměrný napětí. Vědečtí kolegové se tomuto jednoduše zformulovanému zákonu ze začátku smáli. Ani Ohmovo vyznamenání Královskou společností v Londýně v roce 1841 pochybnosti neukončilo, ačkoli přineslo svému držiteli velký věhlas. Až padesát let po publikování objevu byl Ohmův zákon definitivně potvrzen vědeckou komisí, v té doby byl ale Georg Ohm již třicet let po smrti. V roce 1881 rozhodl mezinárodní fyzikální kongres v Paříži, že se jednotka elektrického odporu bude nazývat ohm. Značí se řeckým písmenem omega (Ω).
| Profil osobnosti: | Georg Simon Ohm |
| datum narození: | 16. března 1789 v Erlangenu |
| národnost: | německá |
| profese: | profesor, fyzik |
| čím se nejvíce proslavil: | formulace Ohmova zákona |
| další přínos: | uvedl základní principy fyziologické akustiky |
| datum úmrtí: | 6. července 1854 ve věku 65 let |
