Jak dlouhý je Ohmův zákon?
Fyzika je empirická věda. Jeho základní zákonitosti vyplývají z praktických zkušeností a často nemají dlouhé roky teoretické opodstatnění. Přesně to je případ hlavního zákona elektrotechniky, který v roce 1826 objevil vynikající německý vědec Georg Simon Ohm.
Elektrické jevy lidé pozorují stovky let. Ale mezi obviněním z opotřebovaného jantaru a bleskem nebyla žádná souvislost. Teprve na konci 1795. století se začala pečlivě zkoumat elektřina. V roce XNUMX Alessandro Volta vynalezl „voltaický sloup“, chemickou baterii, a objevil vzhled proudu ve vodiči spojujícím jeho póly. Oblasti použití elektřiny se rychle množily a byla naléhavá potřeba výpočtových vzorců pro inženýry. Mnoho vědců tento problém vyřešilo, ale byl to Georg Ohm, kdo jako první formuloval hlavní vzorec elektrotechniky. Zavedl pojem odporu a experimentálně stanovil vztah mezi hlavními charakteristikami elektrického obvodu.
Definice Ohmova zákona jednoduchými slovy
Elektrický obvod se skládá z dvoupólového zdroje napětí, tedy baterie, akumulátoru nebo generátoru. Pokud jsou póly zdroje spojeny dráty, pak jimi bude protékat elektrický proud. Jeho hodnota je určena odporem vodičů. Vizuální reprezentací této závislosti je běžný vodovodní systém. Analogem zdroje napětí je čerpadlo nebo vodárenská věž, která vytváří tlak v hlavním potrubí, množství vody procházející potrubím je druh proudu a kohoutek odpovídá odporu. Plně otevřený, neomezuje průtok, protože je zkroucený, vodní otvor se zmenšuje, dokud se úplně nezavře.
Ohmův zákon pro část obvodu
Empiricky výzkumník stanovil vztah mezi charakteristikami elektrického obvodu. Klasická formulace Ohmova zákona je:
“Proud v části obvodu je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu.”
Vzorec Ohmova zákona pro úsek obvodu
Ohmův zákon je v této podobě prezentován ve školních učebnicích fyziky. Podle tohoto jednoduchého vzorce pro určení úrovně proudu ve vodiči stačí rozdělit napětí na jeho stranách určitým podmíněně konstantním koeficientem, to znamená odporem. Proč “podmíněně”? Protože hodnota odporu se může měnit v závislosti na teplotě. Proto, mimochodem, žárovky nejčastěji vyhoří při zapnutí. Odpor studené spirály je nižší než odpor zahřáté, skok proudu při přivedení napětí způsobí její prudké roztažení a prasknutí. Ale pokud je tento moment překonán a vlákno přežije, pak se jeho odpor zvýší a proud je omezen. A například při teplotě kapalného helia odpor klesne na nulu a dojde k supravodivosti.
Ohmův zákon pro uzavřený úplný obvod
Předchozí formulace je vhodná pouze pro úsek obvodu, kde není zdroj vlastní elektromotorické síly. Ve skutečnosti proud teče v uzavřeném okruhu, kde je nutně baterie nebo generátor, který má svůj vnitřní odpor. Proto vzorec pro Ohmův zákon pro úplný obvod vypadá poněkud komplikovaněji
Vzorec Ohmova zákona pro uzavřený úplný obvod
Aplikace Ohmova zákona
Georg Ohm dal inženýrům prostředky k řešení problémů souvisejících s elektrickými obvody. Tepelná a osvětlovací zařízení, elektromotory, generátory, elektrické vedení, komunikační kabely se vypočítají na základě tohoto jednoduchého vzorce. Neexistuje oblast elektrotechniky, kde by nenašla uplatnění. I v radiotechnice se používá Ohmův zákon, ale v diferenciální podobě. „Všechno důmyslné je jednoduché,“ jak věřili Euripides, Leonardo da Vinci, Napoleon Bonaparte a Albert Einstein, nepochybní géniové. Ohmův zákon tuto pravdu zcela a zcela potvrzuje.