Ohmov zakon
Izkušnje
Kuhalni plošči lahko spreminjaš temperaturo gretja, na radijskem aparatu lahko spreminjaš glasnost, pri kuhinjskem robotu lahko spreminjaš hitrost mešanja.
Zastavitev problema
Razloži, kaj se dogaja v zgoraj omenjenih napravah, ko zavrtiš gumb za spreminjanje temperature, za nastavitev glasnosti ali za nastavitev hitrosti mešanja.
Potrebna znanja
Izračunali smo že, da za 0,5 m dolgo žico iz nikroma, priključeno na napetost 1 V, upor znaša 10 Ω. Kaj se zgodi z uporom te žice, če napetost na njej spreminjamo? Povečujmo napetost in vsakič izmerimo električni tok, ki teče skozi žico. Rezultate meritev vnesimo v preglednico in narišimo graf odvisnosti toka od napetosti.
Rezultati meritev in graf pokažejo, da sta napetost in tok premo sorazmerna. Na primer pri napetosti 0,5 V teče po žici tok 0,05 A.
Pri 4-kratni napetosti se tudi električni tok poveča na 4-kratno vrednost. U ∝ I
Sorazmernostni koeficient je električni upor in je za izbrano žico konstanten. Kadar sta napetost in tok premo sorazmerni količini, odvisnost imenujemo Ohmov zakon. Zapišemo ga z enačbo: U = R · I.
V električne kroge pogosto vežemo posebne elemente, katerih naloga je zmanjševati tok ali uravnavati napetost. Imenujemo jih električni uporniki. V elektronskih vezjih so uporniki valjasti elementi. Njihov upor je konstanten. Razdelimo jih na oglene, žične in metal-film upornike. Označujemo jih lahko s številkami in črkami ali z barvnimi obroči.
Uporabljamo posebne preglednice, da lahko po barvah obročev določimo, kolikšen je upor upornika in kolikšno je možno odstopanje. Primer preglednice je v zavihku "Meni!.
Za upornike, ki so pogosto elementi električnih krogov, velja Ohmov zakon.
Za žarnico Ohmov zakon ne velja, saj napetost in tok nista premo sorazmerna, graf I(U) ni premica. Podoben graf bi dobili, če bi merili tok skozi žico, ki jo segrevamo s plamenom. Nitka v žarnici se zaradi večjega toka skoznjo vedno bolj segreva. Zaradi živahnejšega nihanja molekul v kristalni mreži elektroni težje potujejo skozi segreto kovino.
Uporniki s spremenljivim uporom-izbirna vsebina
Z gumbom na radijskem sprejemniku spreminjamo njegovo glasnost. Glasnost radijskega sprejemnika lahko nastavljamo zato, ker ima vgrajen drsni upornik. To je upornik s spremenljivim uporom. Najpreprostejši drsni upornik je narejen tako, da je na valj iz izolatorja navita žica. Ko drsnik drsi po žici, se spreminja dolžina žice, ki je vključena v električni krog. S spreminjanjem dolžine žice se spreminja upor drsnega upornika. Drsni upornik ima lahko namesto žice ogleno plast. Ko se drsnik vrti ali pomika po tej plasti, se spreminja upor.
Spremenljiva upornika sta tudi termistor in fotoupornik. Že po njunih imenih sklepamo, da sta povezana s temperaturo in svetlobo.
Termistor je upornik, kateremu se upor močno spremeni ob majhni spremembi temperature. Razlikujejo se po tem, ali se jim upor z naraščanjem temperature povečuje ali zmanjšuje. Termistor lahko uporabljamo za merjenje temperature.
Upor fotoupornika je odvisen od njegove osvetljenosti. Upor se manjša, ko se povečuje osvetljenost. Fotouporniki, ki so vgrajeni v fotoaparate, omogočajo merjenje osvetljenosti. Fotouporniki med drugim vklapljajo in izklapljajo ulično razsvetljavo.