OSNOVE ELEKTROTEHNIKE
INTERAKTIVNI NASTAVNI MATERIJALI
animacije · pokusi · lab. vježbe · simulacije · test pitanja · zadaci

Istosmjerni strujni krugovi · Serijski spoj otpornika
Otpornik $R_2$ je promjenjiv, a povlačenjem kliznika možete ga mijenjati u granicama od $0$ do $100 \text{ } \Omega$. Početno stanje dobivate klikom na tipku

Pomoću ovog programa možete napraviti virtualni pokus mjerenja napona na otpornicima u serijskom spoju kada se jedan otpor mijenja. Spoj je priključen je na istosmjerni napon $U=12 \text{ V}$. Otpornik $R_1$ iznosi $10 \text{ } \Omega$, a klizni otpornik $R_2$ je promjenjiv u granicama od $0 \text{ } \Omega$ do $100 \text{ } \Omega$ (podešavamo ga povlačenjem kliznika). U stvarnosti se promjena otpora vrši mehaničkim okretanjem ili pomicanjem kliznika uz koji je ucrtana skala s iznosima otpora. Na svaki otpornik je paralelno spojen voltmetar, tako da možete pratiti rast ili pad napona na njima. Cilj pokusa je dobiti podatak kako naponi $U_{\text{R1}}$ i $U_{\text{R2}}$ ovise o iznosu otpora $R_2$. U stvarnosti bi trebalo vrijednosti napona upisivati u odgovarajuću tablicu, a zatim nacrtati graf. Za stvarni pokus treba odrediti za koje iznose otpora $R_2$ želimo očitavati (mjeriti) napon — npr. za $1, 2, 5, 10, 20, 30, ..., 100 \, \Omega$.

Istovremeno s promjenom otpornika $R_2$ iscrtavaju se odgovarajući grafovi napona ($U_{\text{R1}}$ i $U_{\text{R2}}$) na otpornicima. Zapazite: dok napon na $R_1$ pada od $12 \text{ V}$ prema nuli, napon na $R_2$ raste od nule prema iznosu od $12 \text{ V}$ (to bi dosegnuo uz beskonačni $R_2$, tj. kada se $R_2$ odspoji). Kada se $R_1$ i $R_2$ izjednače naponi su jednaki (po $6 \text{ V}$). Dakle, ovdje uvijek vrijedi: $$U=U_{\text{R1}}+U_{\text{R2}}$$ To je u skladu s Kirchhoffovim zakonom za napone (skraćeno KZN) koji se u literaturi često spominje kao II. Kirchhoffov zakon (više informacija).

Možemo pratiti zbivanja u krugu na ovaj način: $R_2$ raste pa ukupan otpor spoja raste, u skladu s Ohmovim zakonom struja i napon na $R_1$ se smanjuju, ali napon na $R_2$ mora rasti u skladu s KZN. Isto tako primijetite da su napon i otpor proporcionalni: veći napon će biti na većem otporu u seriji, a manji napon na manjem otporu u seriji.

Treba još napomenuti da se ovakav spoj naziva otporno naponsko djelilo. Pokazuje se da su naponi na otpornicima $R_1$ i $R_2$: $$U_{\text{R}1} = {U \cdot {{R_1} \over {R_1+R_2}}}$$ $$U_{\text{R}2} = {U \cdot {{R_2} \over {R_1+R_2}}}$$

Preporučuje se čitatelju da sam izvede ove formule (koristite Ohmov zakon i formule za seriju otpornika)!