Výpočet prúdu podľa Ohmovho zákona

Elektrické napätie spôsobuje objavenie sa prúdu. Pre vznik prúdu však nestačí len prítomnosť napätia, je potrebný aj uzavretý prúdový okruh.

Tak ako sa meria rozdiel vody (tj tlak vody) medzi dvoma hladinami, tak sa elektrické napätie meria voltmetrom medzi dvoma bodmi.

Jednotkou napätia a elektromotorickej sily je 1 volt (1 V). Napätie 1 V má prvok Volta (platničky z medi a zinku v zriedenej kyseline sírovej). Normálny Westonov článok má konštantné a presné napätie 1,0183 V pri 20 °C.

Ohmov zákon vyjadruje vzťah medzi elektrickým prúdom Az, napätím U a odporom r. Elektrický prúd je priamo úmerný napätiu a nepriamo úmerný odporu: I = U / r

Ďalšie podrobnosti nájdete tu: Ohmov zákon

Príklady:

1. Žiarovka baterky je pripojená na suchú batériu s napätím 2,5 V. Aký prúd tečie žiarovkou, ak jej odpor je 8,3 ohmov (obr. 1)?

Ryža. 1.

I = U/r = 4,5/15 = 0,3 A

2.Žiarovka je pripojená k 4,5 V batérii, ktorej cievka má odpor 15 ohmov. Aký prúd preteká žiarovkou (obr. 2 znázorňuje spínací obvod)?

Ryža. 2.

V oboch prípadoch preteká žiarovkou rovnaký prúd, no v druhom prípade sa spotrebuje viac energie (žiarovka svieti jasnejšie).

3. Ohrievacia špirála elektrickej varnej dosky má odpor 97 ohmov a je pripojená na sieťové napätie U =220 V. Aký prúd tečie špirálou? Schéma zapojenia pozri obr. 3.

Ryža. 3.

I = U/r = 220/97 = 2,27 A

Odpor cievky 97 ohmov je daný zohľadnením zahrievania. Odolnosť proti chladu je menšia.

4. Voltmeter zapojený do obvodu podľa schémy na obr. 4, ukazuje napätie U =20. storočie Aký prúd preteká voltmetrom ak vnútorný odpor rc = 1000 ohmov?

Ryža. 4.

Iv = U / rh = 20/1000 = 0,02 A = 20 mA

5. Žiarovka (4,5 V, 0,3 A) je zapojená do série s reostatom r= 10 Ohm a napätím batérie U =4 V. Aký prúd bude pretekať žiarovkou, ak je motor reostatu v polohe 1, 2 a 3 (obr. 5 znázorňuje spínací obvod)?

Ryža. 5.

Odpor žiarovky vypočítame podľa jej údajov: rl = 4,5 / 3 = 15 ohmov

Keď je posúvač v polohe 1, celý reostat sa zapne, to znamená, že odpor obvodu sa zvýši o 10 ohmov.

Prúd bude I1 = U / (rl + r) = 0,16 A = 4/25 = 0,16 A.

V polohe 2 prúd tečie cez polovicu reostatu, t.j. r = 5 ohmov. I2 = 4/15 = 0,266.

V polohe 3 je reostat skratovaný (odstránený). Tok bude najväčší, pretože prechádza iba cievkou žiarovky: Azh = 4/15 = 0,266 A.

6.Teplo vznikajúce pri prechode elektrického prúdu cez transformátor sa má využiť na ohrev zamrznutej železnej rúry s vnútorným priemerom 500 mm a hrúbkou steny 4 mm. Na body 1 a 2 vzdialené od seba 10 m sa privedie sekundárne napätie 3 V. Aký prúd preteká železnou rúrou (obr. 6)?

Ryža. 6.

Najprv vypočítame odpor potrubia r, pre ktorý musíme vypočítať prierez potrubia, to znamená plochu krúžku:

Elektrický odpor železnej rúrky r = ρl / S = 0,13 x (10/679) = 0,001915 Ohm.

Prúd pretekajúci potrubím je: I = U / r = 3 / 0,001915 = 1566 A.

Pozri tiež na túto tému: Výpočet odporu Ohmovho zákona