User manual

19
2.6 Elektrický odpor (rezistor)
Pokusy se stejnosměrným elektrickým motorkem Vám měly ukázat princip elektrického obvodu a
přeměny (transformace) elektrické energie do jiných druhů rnrgií. Tento malý motorek má účinnost nižší
než 50 %, což znamená, že se méně než jedna polovina elektrické energie přemění na mechanickou
energii (práci).. Většina elektrické energie se u tohoto motorku přemění v tepelnou energii. Jelikož je
tento motorek poměrně velký, nepocítíte na jeho povrchu téměř žádné zahřívání,
Jiné charakteristiky se projevují u odporů, které použijeme jako elektrické spotřebiče. 100 % přivedené
elektrické energie do odporů (rezistorů) se přemění v tepelnou energii. Jelikož jsou tyto součástky
poměrně velmi malé a nelze je normálním způsobem dostatečně chladit, zjistíte na jejich povrchu citelné
zahřívání..
Pojem „odpor“ má dva významy. Buď se jedná o součástku (v tomto případě doporučujeme používat
raději výraz „rezistor“) nebo se jedná o určitou vlastnost součástek a elektrických obvodů (zapojení).
Každý elektrický přístroj (spotřebič) včetně propojovacích vodičů (kabelů, drátů vykazuje určitou hodnotu
odporu. Čím vyšší bude hodnota tohoto odporu, tím nižší bude protékat proud příslušným
obvodem.Odpor má tedy úlohu omezovat průtok elektrického proudu příslušným obvodem
(zapojením)..
Jednotkou odporu je ohm „
Ω
“. Odporem s hodnotou „1
Ω
“ protéká při napětí „1 V“ elektrický proud „1 A“
a platí známý
Ohmův zákon: „I = U / R“ (proud = napětí / odpor)
nebo „U = I • R“ (napětí = proud x odpor)
nebo také : „R = U / I“ (odpor = napětí / proud)
Zapojení odporu (rezistoru) do elektrického obvodu
20
Zapojení rezistoru do obvodu jako elektrický spotřebič
Vložte do přiloženého bateriového pouzdra 4 nové baterie 1,5 V velikosti AA a připojte vývody rezistoru
(odporu) 100
Ω
(hnědý, černý a hnědý proužek) ke kontaktům bateriového pouzdra Připojený odpor se
pouplynutí 10 sekund zahřeje a po uplynutí určité doby bude velmi teplý. í.
Přesné výpočty hodnot elektrického proudu se zapojenými odpory (rezistory) naleznete v kapitole 10..
Abyste získali představu o velikosti přeměněné energie v tomto pokusu, uvádíme následující: Odporem
s hodnotou 100
Ω
protéká při napětí 6 V proud 0,06 A = 60 mA. Přitom dochází k přeměně výkonu
0,36 W každou sekundu na tepelnou energii 0,36 J. Rezistor této velikosti a provedení může vydat
maximální výkon 0,25 W.. V našem případě je tento rezistor vystaven přetížen. Náš pokus, který bude
trvat asi 1 minutu, tento rezistor nadměrným přetížením nepoškodí (nezničí).
Otestujte další rezistory ze stavebnice po napětím 6 V. Čím vyšší bude mít testovaný rezistor hodnotu,
tím nižší jím bude protékat proud. Rezistor 470
Ω
má téměř pětkrát vyšší hodnotu než rezistor 100
Ω
.
Z tohoto důvodu jím protéká také pětkrát nižší proud při stejném napětí, a tím se přemění pouze jedna
pětina výkonu tohoto odporu na tepelnou energii.. Otestujte u odporů jejich zahřívání.
Pozor na to, abyste si nespálili prsty.při testování rezistoru s hodnotou 47
Ω
.Tento rezistor (odpor) je při
napětí 6 V třikrát přetížen a má v tomto případě výkon 0,8 W. Z tohoto důvodu nechte tento rezistor
připojený k baterii 6 V pouze velmi krátkou dobu.
Na přiloženém CD najdete užitečný simulační program o odporech, který pojednává o barevných
proužcích na těchto součástkách, tedy o identifikaci hodnot rezistorů podle barevných proužků . dále je
v tomto programu uveden příslušný prozékající prroud a ztrátový výkon odporů při různých napětích.
Simulační program „Widerstände im Stromkreis“ (Rezistory v proudovém okruhu) Vám poslouží
k tomu, abyste se naučili rozeznávat hodnoty odporů (rezistorů) podle jejich označení barevnými
proužky. Kromě toho můžete k zobrazenému odporu na monitoru počítače připojit virtuální napájecí
napětí. Tento program zobrazuje proud protékající odporem a příkon (ztrátový výkon), který tento odpor
odebírá, jakož i případné přetížení. Místo abyste museli použít pro příslušné výpočty kapesní kalkulačku,
vypočítá Vám tento program automaticky požadované hodnoty. Na následujícím příkladu (obr. 2.5)
vidíte, že odporem s hodnotou 470
Ω
při napětí 7,2 V protéká proud 15,319 mA a že jeho ztrátový výkon
činí 110,296 mW (ztráta způsobená přeměnou elektrické energie na energii tepelnou).