Materiały do lekcji
Zapoznaj się z prezentacją oraz obejrzyj film przed realizacją tematu.
INF.08.2 – Teoria
03. Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa
Podstawa obliczeń w obwodach elektrycznych: zależności U/I/R oraz reguły sumowania prądów i napięć. Kluczowe w diagnostyce usterek zasilania w urządzeniach teleinformatycznych.
Cele lekcji
Po tej lekcji:
- stosujesz prawo Ohma do obliczeń U, I, R,
- rozumiesz sens I prawa Kirchhoffa (węzły) i II prawa Kirchhoffa (oczka),
- potrafisz analizować proste obwody szeregowe i równoległe,
- wiesz, jak te prawa pomagają w diagnozowaniu problemów z zasilaniem (spadki napięć, przeciążenia),
- umiesz wskazać, jak wykonywać podstawowe pomiary (U równolegle, I szeregowo).
Słowa kluczowe
- prawo Ohma
- U = I · R
- KCL (I prawo Kirchhoffa)
- KVL (II prawo Kirchhoffa)
- węzeł, gałąź, oczko
- spadek napięcia
- obwód szeregowy i równoległy
- pomiar napięcia i prądu
Treść (egzamin – konkret)
Najczęściej pojawiają się obliczenia typu: znasz dwie wielkości – wyznacz trzecią (Ohm), oraz proste zależności w węzłach i oczkach (Kirchhoff). Ważne jest też rozumienie spadków napięć.
-
Prawo Ohma:
U = I · R | I = U / R | R = U / I
Zależność pomiędzy napięciem (U), prądem (I) i rezystancją (R). Używana do obliczeń i oceny, czy zasilacz „da radę”. -
Przykład (egzaminowy):
Jeśli U = 12 V i R = 6 Ω, to prąd wynosi I = 12 / 6 = 2 A. -
Spadek napięcia – po co to teleinformatykowi:
Na przewodach i złączach też „jest rezystancja”. Przy dużym prądzie pojawia się spadek napięcia. Skutek: urządzenie może się resetować (np. kamera IP, moduł WiFi, router), bo zamiast 12 V dostaje np. 10 V. -
Obwód szeregowy – minimum:
Ten sam prąd płynie przez wszystkie elementy, a napięcia na elementach sumują się do napięcia źródła.
Rzast = R1 + R2 + ... -
Obwód równoległy – minimum:
Napięcie na gałęziach jest takie samo, prądy gałęzi sumują się do prądu źródła.
I = I1 + I2 + ... -
I prawo Kirchhoffa (KCL – prądowe, węzłowe):
W dowolnym węźle suma prądów wpływających równa się sumie prądów wypływających. Często zapisuje się jako: ΣI = 0 (z uwzględnieniem znaków). -
Przykład KCL:
Do węzła wpływa 2 A, a wypływa 0,7 A i 0,8 A. Brakuje: 2 - (0,7 + 0,8) = 0,5 A (musi wypływać jeszcze 0,5 A inną gałęzią). -
II prawo Kirchhoffa (KVL – napięciowe, oczkowe):
W dowolnym zamkniętym oczku suma spadków napięć równa się sumie napięć źródeł. Często zapis: ΣU = 0 (ze znakami). -
Przykład KVL:
Źródło 12 V zasila dwa elementy ze spadkami 5 V i 7 V. Suma spadków: 5 + 7 = 12 V – zgadza się. -
Znaczenie w diagnostyce usterek:
• prawo Ohma: pozwala przewidzieć prąd i przeciążenia (np. za mały zasilacz).
• KCL: ułatwia analizę rozgałęzień (gdzie „ucieka” prąd, zwarcia, upływy).
• KVL: pomaga wykryć nieprawidłowe spadki (np. zły przewód, słabe złącze, za duża długość kabla). -
Pomiary – praktyczne minimum:
• napięcie mierzymy równolegle do elementu,
• prąd mierzymy szeregowo (lub cęgami),
• rezystancję mierzymy przy odłączonym zasilaniu.
Test interaktywny (10 pytań) – Ohm i Kirchhoff
Zaznacz jedną odpowiedź w każdym pytaniu i kliknij „Sprawdź wynik”.