Elektronická učebnice

Ohmův zákon

Teoretická příprava

V roce 1826 objevil německý fyzik Georg Simon Ohm vztah mezi elektrickým proudem, napětím a odporem v jednoduchém elektrickém obvodu. Pokusíme se tento vztah odvodit jednoduchým pokusem.

Obr. 1: Schéma obvodu s rezistorem

Na obrázku je nakreslen elektrický obvod v zapojení s rezistorem (elektrická součástka s elektrickým odporem), zdrojem napětí a spínačem. Ampérmetr A je zapojen do série s rezistorem, voltmetr V je zapojen paralelně s rezistorem. Síťový stejnosměrný zdroj napětí lze nastavovat v rozsahu 0V-20V.

Po sepnutí spínače obvodem prochází elektrický proud.

Regulovatelným zdrojem měníme napětí v rozmezí od 2V do 10V a na voltmetru a ampérmetru postupně odečítáme hodnoty napětí a proudu, které zapisujeme do tabulky.

Obr. 2: Tabulka

Z naměřených hodnot vyplývá, že proud roste se rostoucím napětím.

Uvedený jev se nazývá Ohmův zákon:

Proud I je přímo úměrný napětí U a nepřímo úměrný odporu R:

$I=\frac{U}{R}$

nebo podíl napětí a proudu je roven odporu:

$R=\frac{U}{I}$

Pomůcky

Ampérmetr, voltmetr, rezistor, zdroj napětí, předřadný odpor Rp=300-400Ω, měřící vodiče.

Obr. 3: Zapojení obvodu

Postup práce:

Zapojte obvod podle schématu.

Obr. 4: Schéma zapojení

Při vypnutém stejnosměrném zdroji na panelu zapojíme prvky podle schématu.
Nejprve sestavíme jednoduchý obvod. Z kladné svorky + zdroje vedeme červený vodič na předřadný odpor R_p, ze svorky odporu R_x na + svorku ampérmetru a ze záporné svorky – ampérmetru pokračujeme modrým vodičem do - svorky zdroje.

Obr. 5: Připojení ke zdroji

Následně připojíme voltmetr přímo na svorky odporu R_x.
Překontrolujeme počáteční nastavení rozsahů voltmetru (nejprve 20 V =) a ampérmetru (nejprve 200 mA =), a zapneme zdroj.
Na regulovatelném zdroji pomalu zvyšujeme výstupní napětí na hodnotu cca 2 až 10V.
Rozsah voltmetru a ampérmetru postupně snižujeme, ale nesmí dojít k jejich překročení.
Číselné údaje voltmetru a ampérmetru zapíšeme do tabulky.
Po skončení měření provedeme odpojení zdroje od sítě (230 V).
Provedeme výpočty, vyplníme tabulku, sestrojíme graf a měření v závěru zhodnotíme.

Zdroje

KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 8. ročník základní školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, c1999, 223 s. Učebnice pro základní školy (Prometheus). ISBN 80-719-6149-3.
HALTMAR, Miroslav. VOŠ A SPŠ ŠUMPERK. Cvičení z fyziky: SPŠ-FYZcv-2-1. Šumperk, 2000.
Elektřina - miniencyklopedie. Www.cez.cz [online]. 2003 [cit. 2014-11-08]. Dostupné z: http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/fyz3.htm
ŠTRBÍKOVÁ, Iva, Mgr. DUM III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT: SPŠ-FYZ-7-III/2 Elektrický odpor [prezentace]. 2014 [cit. 16.12.2014]. CZ.1.07/1.5.00/34.0093.
ŠTRBÍKOVÁ, Iva, Mgr. DUM III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT: SPŠ-FYZ-7-III/2 Ohmův zákon [prezentace]. 2014 [cit. 16.12.2014]. CZ.1.07/1.5.00/34.0093.