Најважније из лекције
Мерни инструменти: Амперметар мери јачину струје (\(\text{A}\)) и везује се редно; волтметар мери напон (\(\text{V}\)) и везује се паралелно.
Проводљивост: Проводници имају велики број слободних носилаца наелектрисања (електрони у металима, јони у растворима), док изолатори практично немају слободне носиоце.
Омов закон: \( I = \frac{U}{R} \). Повећањем напона сразмерно расте јачина струје, док повећањем отпорности јачина струје опада.
Проводљивост: Проводници имају велики број слободних носилаца наелектрисања (електрони у металима, јони у растворима), док изолатори практично немају слободне носиоце.
Омов закон: \( I = \frac{U}{R} \). Повећањем напона сразмерно расте јачина струје, док повећањем отпорности јачина струје опада.
Амперметар је мерни инструмент којим се мери јачина електричне струје.
Јачина струје се изражава у амперима (\(\text{A}\)), милиамперима (\(\text{mA}\)) или микроамперима (\(\mu\text{A}\)).
Амперметар се у струјно коло увек везује редно (на ред са потрошачем) тако да сва струја прође кроз њега, водећи рачуна о поларитету (+ прикључак на позитиван пол, – на негативан).
Волтметар је мерни инструмент којим се мери електрични напон (разлика потенцијала).
Електрични напон се изражава у волтима (\(\text{V}\)).
Волтметар се у струјно коло увек везује паралелно у односу на елемент (потрошач) на чијим крајевима меримо напон.
| Елемент струјног кола | Ознака / Симбол | Начин везивања |
|---|---|---|
| Извор једносмерне струје | \(-\!|\!\mathbf{I}+\) | Основни извор напона |
| Прекидач | \(-\circ \; /\; \circ-\) | Редно |
| Амперметар | \(-(\text{A})-\) | Редно |
| Волтметар | \(-(\text{V})-\) | Паралелно |
Како треба правилно повезати амперметар и волтметар приликом мерења карактеристика једне сијалице?
Амперметар се повезује редно у струјно коло са сијалицом (струја која тече кроз сијалицу мора тећи и кроз амперметар), а волтметар се повезује паралелно на крајеве сијалице (између њених прикључака) како би измерио разлику потенцијала.
Проводници су супстанце кроз које лако протиче електрична струја захваљујући великој концентрацији слободних носилаца наелектрисања.
Носиоци наелектрисања:
- у металима – слободни електрони,
- у електролитима (проводним течностима) – позитивни и негативни јони.
Изолатори (дијелектрици) су супстанце које врло слабо или никако не проводе електричну струју јер немају слободних носилаца наелектрисања (стакло, пластика, гума, ваздух, суво дрво).
Граница између проводника и изолатора није апсолутна. Под одређеним спољашњим условима (нпр. повишењем температуре), неки изолатори постају проводници (нпр. загрејано или растопљено стакло проводи струју).
Омов закон за део струјног кола:
Јачина електричне струје која протиче кроз проводник директно је сразмерна напону на његовим крајевима, а обрнуто сразмерна његовој електричној отпорности.
Јачина електричне струје која протиче кроз проводник директно је сразмерна напону на његовим крајевима, а обрнуто сразмерна његовој електричној отпорности.
\[ I = \frac{U}{R} \]
\( I \) – јачина електричне струје (\(\text{A}\))
\( U \) – електрични напон (\(\text{V}\))
\( R \) – електрична отпорност (\(\Omega\))
Изведене формуле:
\[ U = I \cdot R \qquad \text{и} \qquad R = \frac{U}{I} \]
Ако се на отпорник отпорности \( R = 20\ \Omega \) прикључи напон од \( U = 10\text{ V} \), јачина струје износи:
\[ I = \frac{U}{R} = \frac{10\text{ V}}{20\ \Omega} = 0{,}5\text{ A} = 500\text{ mA} \]
Задаци за вежбање
Лаки задатак: Кроз грејач отпорности \( 44\ \Omega \) протиче струја јачине \( 5\text{ A} \). Израчунај електрични напон на крајевима тог грејача.
Познато: \( R = 44\ \Omega \), \( I = 5\text{ A} \)
Тражи се: \( U \)
Применом Омовог закона: \[ U = I \cdot R = 5\text{ A} \cdot 44\ \Omega = 220\text{ V} \] Одговор: Напон на крајевима грејача је \( 220\text{ V} \).
Тражи се: \( U \)
Применом Омовог закона: \[ U = I \cdot R = 5\text{ A} \cdot 44\ \Omega = 220\text{ V} \] Одговор: Напон на крајевима грејача је \( 220\text{ V} \).
Средњи задатак: Када се на крајеве отпорника прикључи напон од \( 12\text{ V} \), амперметар у колу показује струју од \( 300\text{ mA} \). Колика је електрична отпорност тог отпорника?
Познато: \( U = 12\text{ V} \), \( I = 300\text{ mA} = 0{,}3\text{ A} \)
Тражи се: \( R \)
Применом изведене формуле из Омовог закона: \[ R = \frac{U}{I} = \frac{12\text{ V}}{0{,}3\text{ A}} = 40\ \Omega \] Одговор: Електрична отпорност износи \( 40\ \Omega \).
Тражи се: \( R \)
Применом изведене формуле из Омовог закона: \[ R = \frac{U}{I} = \frac{12\text{ V}}{0{,}3\text{ A}} = 40\ \Omega \] Одговор: Електрична отпорност износи \( 40\ \Omega \).
Тежи задатак: Отпорник је прикључен на сталан напон од \( 24\text{ V} \). Ако се његова електрична отпорност повећа за \( 50\% \) у односу на почетну вредност од \( 60\ \Omega \), за колико ће се смањити јачина електричне струје у том колу?
Почетно стање:
\( U = 24\text{ V} \), \( R_1 = 60\ \Omega \)
\[ I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{24\text{ V}}{60\ \Omega} = 0{,}4\text{ A} = 400\text{ mA} \]
Ново стање:
Отпорност се повећала за \( 50\% \): \[ R_2 = R_1 + 0{,}5 \cdot R_1 = 60\ \Omega + 30\ \Omega = 90\ \Omega \]
Нова јачина струје: \[ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{24\text{ V}}{90\ \Omega} \approx 0{,}267\text{ A} = 267\text{ mA} \]
Промена јачине струје: \[ \Delta I = I_1 - I_2 = 0{,}4\text{ A} - 0{,}267\text{ A} = 0{,}133\text{ A} = 133\text{ mA} \] Одговор: Јачина струје ће се смањити за приближно \( 0{,}133\text{ A} \) (односно \( 133\text{ mA} \)).
\( U = 24\text{ V} \), \( R_1 = 60\ \Omega \)
\[ I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{24\text{ V}}{60\ \Omega} = 0{,}4\text{ A} = 400\text{ mA} \]
Ново стање:
Отпорност се повећала за \( 50\% \): \[ R_2 = R_1 + 0{,}5 \cdot R_1 = 60\ \Omega + 30\ \Omega = 90\ \Omega \]
Нова јачина струје: \[ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{24\text{ V}}{90\ \Omega} \approx 0{,}267\text{ A} = 267\text{ mA} \]
Промена јачине струје: \[ \Delta I = I_1 - I_2 = 0{,}4\text{ A} - 0{,}267\text{ A} = 0{,}133\text{ A} = 133\text{ mA} \] Одговор: Јачина струје ће се смањити за приближно \( 0{,}133\text{ A} \) (односно \( 133\text{ mA} \)).
