Izračun toka po Ohmovem zakonu

Električna napetost povzroči pojav toka. Vendar pa za pojav toka ni dovolj le prisotnost napetosti, potreben je tudi zaprt tokovni krog.

Tako kot se vodna razlika (tj. vodni tlak) meri med dvema nivojema, se električna napetost meri z voltmetrom med dvema točkama.

Enota za napetost in elektromotorno silo je 1 volt (1 V). Napetost 1 V ima Volta element (plošče bakra in cinka v razredčeni žveplovi kislini). Normalna Westonova celica ima konstantno in natančno napetost 1,0183 V pri 20 °C.

Ohmov zakon izraža razmerje med električnim tokom Az, napetostjo U in uporom r. Električni tok je neposredno sorazmeren z napetostjo in obratno sorazmeren z uporom: I = U / r

Za več podrobnosti si oglejte tukaj: Ohmov zakon

Primeri:

1. Žarnica svetilke je priključena na suho baterijo z napetostjo 2,5 V. Kolikšen tok teče skozi žarnico, če je njen upor 8,3 ohma (slika 1)?

riž. 1.

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

2.Žarnica je povezana z baterijo 4,5 V, katere tuljava ima upor 15 ohmov. Kakšen tok teče skozi žarnico (slika 2 prikazuje stikalno vezje)?

riž. 2.

V obeh primerih teče skozi žarnico enak tok, v drugem primeru pa se porabi več energije (žarnica sveti močneje).

3. Grelna tuljava električne kuhalne plošče ima upor 97 ohmov in je priključena na omrežno napetost U =220 V. Kolikšen tok teče skozi tuljavo? Za diagram povezave glejte sl. 3.

riž. 3.

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

Upornost tuljave 97 ohmov je podana z upoštevanjem segrevanja. Odpornost proti mrazu je manjša.

4. Voltmeter, priključen na vezje v skladu s shemo na sl. 4, prikazuje napetost U =20.stoletju Kakšen tok teče skozi voltmeter, če ga notranji upor rc = 1000 ohmov?

riž. 4.

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

5. Žarnica (4,5 V, 0,3 A) je zaporedno povezana z reostatom r= 10 Ohm in napetostjo baterije U =4 V. Kolikšen tok bo tekel skozi žarnico, če je motor reostata v položajih 1, 2 in 3 oziroma (slika 5 prikazuje stikalno vezje)?

riž. 5.

Izračunamo upornost žarnice glede na njene podatke: rl = 4,5 / 3 = 15 ohmov

Ko je drsnik v položaju 1, se vklopi celoten reostat, to pomeni, da se upor vezja poveča za 10 ohmov.

Tok bo I1 = U / (rl + r) = 0,16 A = 4/25 = 0,16 A.

V položaju 2 teče tok skozi polovico reostata, tj. r = 5 ohmov. I2 = 4/15 = 0,266.

V položaju 3 je reostat v kratkem stiku (odstranjen).Tok bo največji, saj gre le skozi tuljavo žarnice: Azh = 4/15 = 0,266 A.

6.S toploto, ki nastane pri prehodu električnega toka skozi transformator, segrejemo zmrznjeno železno cev z notranjim premerom 500 mm in debelino stene 4 mm. Na točki 1 in 2, ki sta med seboj oddaljeni 10 m, je priključena sekundarna napetost 3 V. Kolikšen tok teče skozi železno cev (slika 6)?

riž. 6.

Najprej izračunamo upor cevi r, za kar moramo izračunati presek cevi, to je površino obroča:

Električni upor železne cevi r = ρl / S = 0,13 x (10/679) = 0,001915 Ohm.

Tok, ki teče skozi cev, je: I = U / r = 3 / 0,001915 = 1566 A.

Glej tudi na to temo: Izračun upora po Ohmovem zakonu