2. Ohmin laki, ledit ja vastuksen mitoittaminen
Ohmin laki
Ohmin laki
Jännite synnyttää suljettuun virtapiiriin sähkövirran. Suuri jännite aikaan saa suuren sähkövirran. Kuitenkin jännitteitä ja virtoja laskiessa täytyy ottaa huomioon myös kolmas suure, jota kutsutaan resistanssiksi.
Jokaisella laitteella ja piuhalla on oma resistanssinsa. Mitä suurempi piirin resistanssi on, sitä pienenpi sähkövirta piiriin syntyy.
Jännitteen, sähkövirran ja resistanssin suuruuksia kuvaa yhtälö
U = RI, jossa
U=jännite, R=resistanssi ja I=sähkövirta.
Esimerkki 1:
Minkä suuruinen jännite tarvitaan, jotta piiriin, jonka resistanssi on 1000 ohmia, syntyisi 0,2 amppeerin sähkövirta?
U = RI
U= 1000 Ω x 0,2 A = 200 V
Vastaus: Tarvitaan 200 V:n jännite.
Esimerkki 2.
Paljonko piirissä kulkeva sähkövirta on, kun jännite on 9V ja resistanssi on 100Ω ?
U = RI, jaetaan molemmat puolet R:llä, jotta saadaan ratkaistua I eli sähkövirta.
I = U/R
I = 9V/ 100Ω = 0,09A
Vastaus: piirissä kulkee 0,09A:n sähkövirta.
Tehtävät:
a) Laske jännite, joka tarvitaan kun piiriin, jonka resistanssi on 500Ω halutaan 0,05A:n sähkövirta.
b) Kuinka suuri resistanssi piirissä täytyy olla, jotta 9V:n paristolla saataisiin aikaa 0,015A:n sähkövirta?
Jokaisella laitteella ja piuhalla on oma resistanssinsa. Mitä suurempi piirin resistanssi on, sitä pienenpi sähkövirta piiriin syntyy.
Jännitteen, sähkövirran ja resistanssin suuruuksia kuvaa yhtälö
U = RI, jossa
U=jännite, R=resistanssi ja I=sähkövirta.
Esimerkki 1:
Minkä suuruinen jännite tarvitaan, jotta piiriin, jonka resistanssi on 1000 ohmia, syntyisi 0,2 amppeerin sähkövirta?
U = RI
U= 1000 Ω x 0,2 A = 200 V
Vastaus: Tarvitaan 200 V:n jännite.
Esimerkki 2.
Paljonko piirissä kulkeva sähkövirta on, kun jännite on 9V ja resistanssi on 100Ω ?
U = RI, jaetaan molemmat puolet R:llä, jotta saadaan ratkaistua I eli sähkövirta.
I = U/R
I = 9V/ 100Ω = 0,09A
Vastaus: piirissä kulkee 0,09A:n sähkövirta.
Tehtävät:
a) Laske jännite, joka tarvitaan kun piiriin, jonka resistanssi on 500Ω halutaan 0,05A:n sähkövirta.
b) Kuinka suuri resistanssi piirissä täytyy olla, jotta 9V:n paristolla saataisiin aikaa 0,015A:n sähkövirta?
Ledin vastuksen mitoittaminen
Ledi on herkkä komponentti, joka hajoaa helposti liian ison sähkövirran seurauksesta. On siis tärkeää rajoittaa ledin läpi kulkevan sähkövirran suuruutta. Tämä voidaan tehdä lisäämällä piiriin resistanssia. Resistanssia voidaan lisätä vastusten avulla.
Vastusten suuruus voidaan laskea niissä olevan värikoodin avulla
https://peda.net/kannus/jvk/oppiaineet2/fysiikka/9-lk-fysiikka/e9k22/3roskvs/vv
Esimerkki:
Mitoita vastuksen suuruus sopivaksi yhdelle ledille. Sopiva sähkövirta ledin läpi on 10mA.
Ledin kynnysjännite: 2,0V
Pariston jännite: 9,0V
Ledin läpi menevä virta: 10mA = 0,01A
Vastuksen täytyy siis kuluttaa jännitettä 9,0V-2.0V = 7,0V.
Käytetään Ohmin lakia, josta ratkaistaan resistanssi:
U=RI =>
R = U/I
R = 7V / 0,01A = 700Ω
Tehtävät:
1.Testaa kytkentälevyn avulla saimmeko sopivan vastuksen arvon laskettua.
2. Mitoita vastus sopivaksi kahdelle ledille (sarjaan kytkentä).
3. Lisää kytkentään kytkin.
Vastusten suuruus voidaan laskea niissä olevan värikoodin avulla
https://peda.net/kannus/jvk/oppiaineet2/fysiikka/9-lk-fysiikka/e9k22/3roskvs/vv
Esimerkki:
Mitoita vastuksen suuruus sopivaksi yhdelle ledille. Sopiva sähkövirta ledin läpi on 10mA.
| Väri | Kynnysjännite (V) |
| Punainen | 1,6 ... 1,7V |
| Vihreä | 2,1 ... 2,2V |
| Keltainen | 2,0 ... 2,1V |
| Oranssi | 1,75 ... 2,2V |
| Sininen | 3,6 ... 5V |
| Valkoinen | 3,6 ... 5V |
| Infrapuna | 1,2V |
Ledin kynnysjännite: 2,0V
Pariston jännite: 9,0V
Ledin läpi menevä virta: 10mA = 0,01A
Vastuksen täytyy siis kuluttaa jännitettä 9,0V-2.0V = 7,0V.
Käytetään Ohmin lakia, josta ratkaistaan resistanssi:
U=RI =>
R = U/I
R = 7V / 0,01A = 700Ω
Tehtävät:
1.Testaa kytkentälevyn avulla saimmeko sopivan vastuksen arvon laskettua.
2. Mitoita vastus sopivaksi kahdelle ledille (sarjaan kytkentä).
3. Lisää kytkentään kytkin.