Rezistory jsou prvky elektrického obvodu, které omezují proud. Síla proudu procházejícího rezistorem závisí na jeho odporu a napětí na něm. Poměr proudu k napětí se nazývá Ohmův zákon. Tento zákon vysvětluje, jak se mění proud při změně odporu rezistoru.
Ohmův zákon je formulován takto: proud procházející rezistorem je přímo úměrný napětí na něm a nepřímo úměrný jeho odporu. Matematicky se to zapisuje jako I = U / R, kde I je proud v ampérech, U je napětí ve voltech, R je odpor v ohmech. Tento vzorec nám umožňuje vypočítat proud, pokud jsou známy hodnoty napětí a odporu.
Ohmův zákon platí v mnoha oblastech souvisejících s elektřinou. Umožňuje určit, jak se mění proud při změně odporu nebo napětí, a také vypočítat jednu veličinu, pokud jsou známy další dvě. Znalost tohoto zákona je zvláště užitečná při navrhování elektrických obvodů a výběru odporů pro konkrétní úkoly.
Hodnota proudu
Proud může být konstantní nebo proměnná. V případě stejnosměrného proudu se proud v průběhu času nemění a má konstantní hodnotu. V případě střídavého proudu se proud v průběhu času mění a představuje funkci času.
Hodnotu proudu lze vypočítat pomocí Ohmova zákona, který stanoví přímou proporcionalitu mezi proudovou silou, napětím a odporem v vodiči. Vzorec pro výpočet proudu je následující:
I = U / R
U-napětí (v);
R-odpor (ohm).
Ze vzorce je vidět, že proud je nepřímo úměrný odporu vodiče: se zvýšením odporu se snižuje proudová síla a naopak. Je také vidět, že proud je přímo úměrný napětí: se zvyšujícím se napětím se zvyšuje proud a naopak.
Hodnotu proudu lze také změnit připojením odporů k sériovému nebo paralelnímu připojení. V sériovém připojení se celkový odpor rovná součtu odporů a proud je stejný ve všech bodech obvodu. V paralelním spojení je celkový odpor nepřímo úměrný součtu zpětných hodnot odporů a proud je rozdělen mezi rezistory úměrně jejich odporu.
Hodnota proudu je tedy důležitou charakteristikou elektrického obvodu a lze ji změnit změnou napětí nebo odporu vodiče.
Vzorce pro výpočet proudu
Proud (I) je elektrická veličina, která charakterizuje množství elektřiny procházející odporem v určitém čase. Výpočet proudové síly je založen na aplikaci Ohmova zákona a vzorce pro výpočet proudové síly v obvodu.
Ohmův zákon stanoví proporcionalitu mezi proudovou silou, napětím a odporem v elektrickém obvodu. Podle zákona je proud (I) přímo úměrný napětí (U) a nepřímo úměrný odporu (R) v obvodu.
Vzorec pro výpočet proudu přes odpor lze tedy napsat takto:
I = U / R
- I-proud v ampérech (a)
- U-napětí ve voltech (v)
- R-odpor v ohmech (Ω)
Tento vzorec umožňuje určit proud v obvodu, pokud jsou známy hodnoty napětí a odporu. Pomocí tohoto vzorce lze provádět různé výpočty a předpovídat změny proudu při změně napětí nebo odporu v obvodu.
Pokud je hodnota odporu v obvodu konstantní, pak je proud přímo úměrný napětí. To znamená, že se zvýšením napětí na polovinu se také zdvojnásobí proudový výkon.
Pokud je hodnota napětí v obvodu konstantní, pak je proud nepřímo úměrný odporu. To znamená, že pokud se odpor zvýší, proud se sníží a naopak.
Vzorec pro výpočet proudu v elektrickém obvodu je jedním z hlavních vzorců v elektrotechnice a umožňuje různé výpočty a studie elektrických obvodů.
Zákony změny proudu
Ohmův zákon
Ohmův zákon je základním zákonem v elektrických obvodech a popisuje závislost proudu na napětí a odporu:
- I - proud v ampérech;
- U - napětí ve voltech;
- R - odpor v Omaze.
Podle tohoto zákona je proud přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu.
Zákon Joule-Lenza
Joule-Lenzův zákon popisuje uvolňování tepla v elektrických obvodech odporu:
- Q - uvolněné teplo v joulech;
- I - proud v ampérech;
- R - odpor v Omah;
- t - čas v sekundách.
Podle tohoto zákona je uvolňování tepla přímo úměrné druhé mocnině proudu, odporu a době, během které dochází k uvolňování tepla.
Ohmův zákon
Podle Ohmova zákona je proud protékající odporem přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu tohoto odporu. Matematicky lze Ohmův zákon zapsat takto:
kde I je proud, a (ampér), U je napětí, v (Volt), R je odpor, ohm (ohm).
Tento vzorec lze použít k výpočtu síly proudu, napětí nebo odporu v elektrickém obvodu, pokud jsou známy další dvě veličiny.
Zákon Joule-Lenza
Joule-Lenzův zákon (také známý jako zákon termoelektrické disipace) popisuje proces přeměny elektrické energie na tepelnou energii ve vodiči, kterým protéká elektrický proud.
Podle Joule-Lenzova zákona je tepelná energie uvolněná ve vodiči úměrná odporu vodiče a druhé mocnině proudu:
kde Q je množství uvolněné tepelné energie (v joulech), I je proud (v ampérech), R je odpor vodiče (v ohmech), T Je čas (v sekundách).
Čím větší je tedy proud nebo odpor vodiče, tím více bude tepelná energie uvolňována ve vodiči.
Joule-Lenzův zákon je základním zákonem v elektrické termodynamice a nachází široké uplatnění v různých oblastech, jako je elektronika, elektrotechnika a termofyzika.
Vzorce pro stanovení proudu přes odpor
Proud protékající odporem v elektrickém obvodu lze určit pomocí několika vzorců. Nejjednodušší a nejběžnější vzorec pro výpočet proudu v rezistoru je založen na Ohmově zákonu:
I = V / R
- I - proud měřený v ampérech (A);
- V - napětí dodávané na rezistor měřené ve voltech (v);
- R - odpor rezistoru měřený v ohmech (Ω).
Tento vzorec umožňuje vypočítat proud, znát hodnoty napětí a odporu rezistoru. Pokud jsou známy jiné veličiny, lze použít jiný vzorec založený na volt-Ampérovém zákonu:
I = P / V
- I - proud měřený v ampérech (A);
- P - výkon spotřebovaný odporem měřený ve wattech (W);
- V - napětí dodávané na rezistor měřené ve voltech (v).
Tento vzorec umožňuje vypočítat proud, znát hodnoty výkonu a napětí. Existuje také vzorec založený na Joule-Lenzově zákoně, který umožňuje určit proud, znát výkon a odpor rezistoru:
I = √(P / R)
- I - proud měřený v ampérech (A);
- P - výkon spotřebovaný odporem měřený ve wattech (W);
- R - odpor rezistoru měřený v ohmech (Ω).
Tento vzorec umožňuje vypočítat proud, znát hodnoty výkonu a odporu rezistoru.