Ohmov zakon za dio strujnog kruga

Ohmov zakon otkrio je 1826. godine njemački fizičar Georg Ohm. On opisuje kako struja u vodiču ovisi o naponu koji je na njega priključen i o samom otporu vodiča.

Osnovna formula Ohmovog zakona za dio strujnog kruga:

gdje je I — jakost struje, U — napon na dijelu kruga, R — otpor dijela kruga.

Iz ove se formule mogu izvesti druge dvije — pomoću nje se može pronaći bilo koja od triju veličina ako su poznate ostale dvije:

• jakost struje: \(I=\dfrac{U}{R}\);
• napon: \(U=I\cdot R\);
• otpor: \(R=\dfrac{U}{I}\).

Kako ne biste morali pamtiti tri formule, praktično je koristiti „trokut Ohmovog zakona”: prstom prekrijete traženu veličinu — i odmah vidite kako je izračunati.

U trokutu se napon U nalazi na vrhu, a jakost struje I i otpor R su pri dnu. Prekrijte veličinu koju tražite: ako su U i R ostali jedan pored drugog vodoravno — množe se (\(U=I\cdot R\)); ako se jedna veličina našla iznad druge — gornja se dijeli s donjom (\(I=\frac{U}{R}\), \(R=\frac{U}{I}\)).

Sve tri veličine Ohmovog zakona mjere se u SI jedinicama. Jakost struje — u amperima, napon — u voltima, otpor — u ohmima. Važno je u formulu uvrštavati upravo te jedinice: ako je otpor zadan u kiloohmima (kΩ) ili miliamperima (mA) — prvo ga pretvorite u osnovne jedinice.

Ohmov zakon se formulira u dvije varijante i važno ih je ne zamijeniti.

Ohmov zakon za dio strujnog kruga opisuje zaseban dio kruga bez izvora struje (npr. jedan otpornik): \(I=\dfrac{U}{R}\), gdje je U napon samo na tom dijelu.

Ohmov zakon za cijeli strujni krug opisuje cijeli zatvoreni krug zajedno s izvorom. Svaki izvor ima unutarnji otpor r, stoga se u nazivniku pojavljuje još jedan pribrojnik:

Ovdje je ε (epsilon) — elektromotorna sila izvora, R — vanjski otpor kruga, r — unutarnji otpor izvora. Na dijelu kruga uzima se u obzir samo vanjski otpor, a u cijelom krugu — i „otpor unutar baterije”.

Ohmov zakon vrijedi i za jedan otpornik, i za cijeli dio kruga s više otpornika — samo prvo treba pronaći njihov ukupni (ekvivalentni) otpor.

• Serijski spoj (otpornici „u nizu”): otpori se zbrajaju — \(R=R_1+R_2+\dots\). Struja kroz sve otpornike je jednaka, a naponi se zbrajaju.
• Paralelni spoj (otpornici „u grananju”): zbrajaju se recipročne vrijednosti — \(\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\dots\). Napon na svim granama je jednak, a struje se zbrajaju.

Nakon što pronađete ukupni R, primjenjuje se uobičajeni Ohmov zakon za dio strujnog kruga: \(I=\dfrac{U}{R}\).