Primjeri pitanja o omskom i neohmskom otporu
Pendahuluan
Otpor u električnim kolima je fundamentalni koncept neophodan za razumijevanje elektrotehnike i elektronike. Otpor određuje koliko struje će teći kroz komponentu kada se na nju primijeni napon. U fizici postoje dvije glavne vrste otpora: omski otpor i neohski otpor. Ovaj članak će pružiti detaljno objašnjenje obje vrste otpora, zajedno s nekoliko primjera problema i diskusija kako biste produbili svoje razumijevanje.
Omski otpor
Omski otpor je otpor koji se pokorava Omovom zakonu, koji kaže da je struja koja teče kroz provodnik između dvije tačke direktno proporcionalna naponu između te dvije tačke. Matematički, ovaj zakon se može napisati kao:
“`matematika
V = IR
"`
Gdje:
– V je napon (volti)
– I je struja (Amper)
– R je otpor (Ohm)
Komponente koje imaju omski otpor obično imaju grafik odnosa između struje i napona u obliku ravne linije.
Primjeri pitanja o omskom otporu
Pitanje 1: Otpornik otpora 10 oma spojen je na napon od 5 volti. Izračunajte struju koja teče kroz otpornik.
Diskusija:
Koristeći Ohmov zakon:
\[ V = IR \]
Poznato je:
– V = 5 volti
– R = 10 Oma
Dakle:
\[ I = \frac{V}{R} = \frac{5}{10} = 0,5 \, \text{Amper} \]
Dakle, struja koja teče kroz otpornik je 0,5 ampera.
Primjer pitanja 2 Omski otpor u paralelnim strujnim kolima
Pitanje 2: Dva otpornika, svaki s otporom od 4 Oma i 6 Oma, spojena su paralelno, a zatim spojena na izvor napona od 12 V. Izračunajte ukupnu struju koja teče kroz strujno kolo.
Diskusija:
U paralelnom kolu, napon na svakom otporniku je isti:
– V = 12 volti
Da bismo dobili ukupnu struju, prvo moramo pronaći struju u svakom otporniku koristeći Ohmov zakon, a zatim ih sabrati.
1. Struja u otporniku od 4 oma:
\[ I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12}{4} = 3 \, \text{Amper} \]
2. Struja u otporniku od 6 oma:
\[ I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12}{6} = 2 \, \text{Amper} \]
Ukupna struja u kolu je:
\[ I_{ukupno} = I_1 + I_2 = 3 + 2 = 5 \, \text{Amper} \]
Dakle, ukupna struja koja teče kroz strujno kolo je 5 ampera.
Neomski otpor
Neomski otpor je otpor koji ne poštuje Ohmov zakon. Kod komponenti s neomskim otporom, odnos između napona i struje je nelinearan i može zavisiti od nekoliko drugih faktora kao što su temperatura, frekvencija ili električno polje. Neki primjeri su žarulje sa žarnom niti, diode i tranzistori.
Primjeri pitanja o neomskom otporu
Pitanje 3: Idealna dioda je spojena na direktan napon od 0.7 volti. Ako se otpor idealne diode smatra vrlo malim, kolika će struja teći kada se primijeni ovaj napon?
Diskusija:
U idealnoj diodi, kada je polarizirana u smjeru prolaska, dioda će dozvoliti protok struje uz vrlo mali otpor. Stoga je protok struje određen njenim otporom, koji je praktično nula. U idealnom slučaju, ovaj otpor je toliko mali da je struja ograničena samo kapacitetom izvora napona.
Budući da je dioda idealna, struja može biti vrlo velika, približavajući se kapacitetu izvora napona i pridruženog kola povezanog s njim. Međutim, u praktičnim primjenama, otpor drugih kola i ograničenja kapacitivnosti izvora napona će realnije odrediti stvarnu struju.
Ako izvor napona može davati neograničenu struju, onda se može pretpostaviti da je struja koja teče vrlo velika, ali realno je to manje razumno bez određivanja ograničenja struje kapacitetom izvora.
Primjer pitanja 4: Neomski otpor u žarnim lampama
Pitanje 4: Žarulja sa žarnom niti ima neohmska svojstva s nominalnim naponom od 220 volti i potrošnjom energije od 100 vati. Izračunajte otpor žarulje kada je žarulja uključena prema nominalnoj snazi i naponu.
Diskusija:
Poznato je:
– V = 220 volti
– P = 100 W
Koristeći formulu za električnu energiju,
\[ P = VI \]
Dakle, struja koja teče:
\[ I = \frac{P}{V} = \frac{100}{220} \približno 0.455 \, \text{Amper} \]
Zatim, koristeći Ohmov zakon,
\[ R = \frac{V}{I} = \frac{220}{0.455} \približno 484 \, \text{Ohm} \]
Dakle, otpor žarulje sa žarnom niti kada je upaljena nominalnom snagom i naponom iznosi oko 484 oma.
Zaključak
Razumijevanje razlike između omskog i neohmskog otpora ključno je u analizi električnih kola. Omski otpor se pokorava Omovom zakonu, s linearnim odnosom između napona i struje, dok je neohmski otpor nelinearan i na njega može utjecati nekoliko drugih faktora. S različitim primjerima i diskusijama predstavljenim iznad, možemo bolje razumjeti kako ove dvije vrste otpora funkcioniraju i kako izračunati struju, napon i otpor u električnom kolu.
Poznavanje omskog i neohmskog otpora je veoma korisno, posebno za one koji rade u elektrotehnici ili elektronici, jer pomaže u efikasnijem i efikasnijem dizajniranju i analizi kola.
