2. Ohmův zákon
Georg Ohm v roce 1827 změřil něco, co dnes zní samozřejmě: u kovového vodiče je proud přímo úměrný napětí. Dvakrát větší napětí, dvakrát větší proud. Konstantu té úměry nazýváme odpor.
Odpor R se měří v ohmech [Ω]. Jeden ohm je odpor, kterým při jednom voltu protéká jeden ampér.
Jak si to zapamatovat bez trojúhelníku
Klasická pomůcka je trojúhelník s U nahoře a R, I dole: zakryješ, co hledáš, a zbytek přečteš. Funguje, ale lepší je držet se významu:
- Odpor brzdí proud. Větší R při stejném U znamená menší I.
- Napětí proud žene. Větší U při stejném R znamená větší I.
- Odpor neurčuje proud sám o sobě. Rezistor 1 kΩ neteče „nějaký svůj proud“ — teče jím tolik, kolik mu napětí na jeho koncích nadiktuje.
Předpony, bez kterých se to nedá číst
| zápis | znamená | typicky |
|---|---|---|
| mΩ, mA, mV | tisícina | proudy v elektronice, odpor vodičů |
| Ω, A, V | základ | — |
| kΩ, kV | tisíc | rezistory v obvodech |
| MΩ, MHz | milion | vstupní odpor přístrojů |
Rezistor 4700 Ω se píše 4,7 kΩ, proud 0,015 A jako 15 mA. Nauč se to používat hned; počítání s nulami je nejběžnější zdroj chyb o tři řády.
Devítivoltová baterie a rezistor 100 Ω. Kolik poteče?
I = U / R = 9 / 100 = 0,09 A = 90 mA.
Kdy Ohmův zákon neplatí
Ohmův zákon není zákon přírody jako zachování energie — je to popis chování, které některé součástky mají a jiné ne. Platí pro kovy a rezistory při stálé teplotě. Neplatí pro:
- diodu — ta vede jen jedním směrem a její charakteristika je exponenciála;
- žárovku — vlákno má za studena několikanásobně menší odpor než rozžhavené, proto žárovky praskají při zapnutí;
- termistor — jeho odpor se schválně mění s teplotou.
Tenhle nástroj počítá lineární obvody, tedy ten první případ. Kdyby žárovka v kalkulačce měla poctivě nelineární vlákno, musel by se obvod řešit iterací a přestalo by být vidět, o čem to je. Model je vědomě zjednodušený — a v kapitole 12 je napsané, co všechno tím vypadlo.