Proračun struje prema Ohmovom zakonu

Električni napon uzrokuje pojavu struje. Međutim, za pojavu struje nije dovoljna samo prisutnost napona, potreban je i zatvoreni strujni krug.

Kao što se razlika vode (tj. tlak vode) mjeri između dvije razine, tako se električni napon mjeri voltmetrom između dvije točke.

Jedinica za napon i elektromotornu silu je 1 volt (1 V). Napon od 1 V ima Volta element (pločice bakra i cinka u razrijeđenoj sumpornoj kiselini). Normalna Westonova ćelija ima konstantan i točan napon od 1,0183 V na 20 °C.

Ohmov zakon izražava odnos između električne struje Az, napona U i otpora r. Električna struja je izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu: I = U / r

Pogledajte ovdje za više detalja: Ohmov zakon

Primjeri:

1. Žarulja svjetiljke spojena je na suhu bateriju napona 2,5 V. Kolika struja teče kroz žarulju ako je njezin otpor 8,3 ohma (slika 1)?

Riža. 1.

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

2.Žarulja je spojena na bateriju od 4,5 V čiji svitak ima otpor 15 ohma. Kolika struja teče kroz žarulju (slika 2 prikazuje sklopni krug)?

Riža. 2.

U oba slučaja kroz žarulju teče ista struja, ali se u drugom slučaju troši više energije (žarulja jače svijetli).

3. Grijaća spirala električne ploče za kuhanje ima otpor 97 ohma i spojena je na mrežni napon U =220 V. Kolika struja teče kroz spiralu? Za dijagram spajanja pogledajte sl. 3.

Riža. 3.

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

Otpor svitka od 97 ohma dan je uzimajući u obzir zagrijavanje. Otpornost na hladnoću je manja.

4. Voltmetar spojen na strujni krug prema shemi na si. 4, prikazuje napon U =20 st. Kolika struja teče kroz voltmetar ako ga unutarnji otpor rc = 1000 ohma?

Riža. 4.

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

5. Žarulja (4,5 V, 0,3 A) spojena je u seriju s reostatom r= 10 Ohm i naponom baterije U =4 V. Kolika će struja teći kroz žarulju ako je motor reostata u položajima 1, 2 i 3 odnosno (slika 5 prikazuje sklopni krug)?

Riža. 5.

Izračunavamo otpor žarulje prema njegovim podacima: rl = 4,5 / 3 = 15 ohma

Kada je klizač u položaju 1 uključuje se cijeli reostat, odnosno povećava se otpor kruga za 10 ohma.

Struja će biti I1 = U / (rl + r) = 0,16 A = 4/25 = 0,16 A.

U položaju 2 struja teče kroz polovinu reostata, tj. r = 5 ohma. I2 = 4/15 = 0,266.

U položaju 3, reostat je kratko spojen (odstranjen). Tok će biti najveći, jer prolazi samo kroz svitak žarulje: Azh = 4/15 = 0,266 A.

6.Toplina nastala prolaskom električne struje kroz transformator treba se iskoristiti za zagrijavanje smrznute željezne cijevi unutarnjeg promjera 500 mm i debljine stijenke 4 mm. Na točke 1 i 2, međusobno udaljene 10 m, doveden je sekundarni napon od 3 V. Kolika struja teče kroz željeznu cijev (slika 6)?

Riža. 6.

Prvo izračunamo otpor cijevi r, za što trebamo izračunati poprečni presjek cijevi, odnosno površinu prstena:

Električni otpor željezne cijevi r = ρl / S = 0,13 x (10/679) = 0,001915 Ohma.

Struja koja teče kroz cijev je: I = U / r = 3 / 0,001915 = 1566 A.

Vidi također o ovoj temi: Izračunavanje otpora prema Ohmovom zakonu