Ohmův zákon – vysvětlení a vědecké pozadí
Ohmův zákon představuje jeden ze základních pilířů fyziky elektrických obvodů. Tato fyzikální zákonitost, pojmenovaná po německém fyzikovi Georgu Simonu Ohmovi, byla poprvé formulována roku 1827. Ohm svými experimenty zjistil, že elektrický proud procházející vodičem je přímo úměrný napětí mezi jeho konci a nepřímo úměrný odporu vodiče. Tuto závislost vyjádřil jednoduchým vztahem: I = U/R, kde I je elektrický proud ve vodiči (v ampérech), U je elektrické napětí (ve voltech) a R představuje elektrický odpor vodiče (v ohmech).
Z fyzikálního hlediska lze Ohmův zákon interpretovat jako popis chování elektrických nábojů ve vodiči. Při připojení zdroje elektrického napětí dochází uvnitř vodiče k uspořádanému pohybu elektronů, což vnímáme jako elektrický proud. Elektrický odpor je pak vlastnost materiálu, která tomuto pohybu klade překážky—čím vyšší je odpor, tím menší proud při stejném napětí vodičem proteče. Zákon platí především pro tzv. ohmické součástky a materiály, kde je vztah mezi proudem a napětím lineární. Pro různé vodiče může být odpor závislý na rozměrech, materiálu a teplotě, což hraje důležitou roli při návrhu elektronických zařízení.
Praktická aplikace Ohmova zákona je nesmírně široká a zasahuje od návrhů jednoduchých elektrických obvodů až po řešení komplikovaných elektronických systémů. Umožňuje například přesně spočítat, jaký proud bude protékat žárovkou při daném napětí, nebo jaký odpor je nutné použít pro dosažení požadované svítivosti LED diody. Limity Ohmova zákona se objevují při vyšších teplotách, extrémních frekvencích nebo u speciálních materiálů, například polovodičů či supravodičů, kde zákon nemusí být splněn v původní podobě. Přesto je Ohmův zákon dodnes základem pro porozumění i konstrukci elektrických a elektronických obvodů a patří mezi klíčové znalosti v oblasti technických a přírodovědných oborů.
PhDr. Pavel Bartoš, LL.M., DBA (Evropská akademie vzdělávání / European Academy of education)