Omo dėsnis paprastai: formulė, jungimai ir uždaviniai su sprendimais

Ant telefono įkroviklio parašyta 5 V ir 2 A, ant virdulio — 230 V ir 2000 W, o elektros sąskaitoje skaičiuojamos kilovatvalandės. Visus šiuos skaičius sieja Omo dėsnis ir elektros srovės darbo bei galios formulės. Lietuvos mokyklose Omo dėsnis suformuluojamas aštuntoje klasėje, o III gimnazijos klasėje taikomas jau visai grandinei — kartu su srovės šaltinio elektrovara ir vidine varža. Formulė I = U/R atrodo paprasta ir fizikos brandos egzamine net išspausdinta formulių lape kartu su visomis nuosekliojo ir lygiagrečiojo jungimo formulėmis. Tik ten nenurodyta, kuri formulė kuriam jungimui tinka. Skaičiuoti pagal formulę kandidatams sekasi gerai, o suprasti grandinę — gerokai prasčiau: 2024 m. egzamine daugiau nei ketvirtadalis kandidatų pasirinko neteisingą ampermetro ir voltmetro jungimo būdą, o 2025 m. uždavinį su trimis galvaniniais elementais iki galo išsprendė tik 16,8 proc. III gimnazijos klasės mokinių. Šiame straipsnyje rasite dėsnį, paaiškintą paprastais žodžiais, abu jungimo būdus su pavyzdžiais, tikrus egzamino uždavinius su sprendimais ir lentelę, rodančią, kurioje klasėje ko mokomasi.

Omo dėsnis trumpai: ką sako formulė I = U/R

Omo dėsnis grandinės daliai teigia, kad laidininku tekančios srovės stipris tiesiogiai proporcingas įtampai jo galuose ir atvirkščiai proporcingas laidininko varžai. Užrašoma I = U/R, kur I — srovės stipris amperais (A), U — įtampa voltais (V), R — varža omais (Ω). Iš tos pačios formulės išreiškiami ir kiti du dydžiai: U = IR ir R = U/I. Jei žinomi bet kurie du dydžiai, trečiąjį visada galima apskaičiuoti.

Tiesioginis proporcingumas reiškia, kad padidinus įtampą du kartus srovės stipris taip pat padidėja du kartus, jei laidininko varža nesikeičia. Grafike, kurio horizontalioje ašyje atidėta įtampa, o vertikalioje — srovės stipris, tokia priklausomybė vaizduojama tiese, einančia per koordinačių pradžios tašką. Tai ta pati priklausomybė, kurios mokomasi per matematikos pamokas (plačiau apie ją — straipsnyje apie proporcijas). Kuo statesnė tiesė, tuo mažesnė laidininko varža: ta pati įtampa pro jį prastumia didesnę srovę.

Iš formulės kilęs ir varžos vienetas. Vieno omo varžą turi laidininkas, kuriuo teka 1 A srovė, kai jo galuose yra 1 V įtampa, todėl 1 Ω = 1 V/A. Uždaviniuose dažnai pasitaiko kartotinių ir dalinių vienetų: kiloomų (1 kΩ = 1000 Ω), megaomų (1 MΩ = 1 000 000 Ω) ir miliamperų (1 mA = 0,001 A). Jei į formulę įrašysite miliamperus ar kiloomus jų nepavertę amperais ir omais, atsakymas gali išeiti tūkstantį (megaomų atveju — net milijoną) kartų per didelis arba per mažas, todėl verta prisiminti, kaip verčiami matavimo vienetai.

Dėsnis pavadintas vokiečių fiziko Georgo Simono Ohmo vardu. 1827 m. jis išleido knygą „Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet“ („Galvaninė grandinė, išnagrinėta matematiškai“), kurioje ir išdėstė šį ryšį. Iš pradžių darbas buvo sutiktas be didelio entuziazmo, bet 1841 m. Londono karališkoji draugija Ohmą apdovanojo Copley medaliu. Įdomu, kad anglų mokslininkas Henry Cavendishas panašų ryšį buvo pastebėjęs dar 1781 m., tačiau jo užrašus tik 1879 m. paskelbė Jamesas Clerkas Maxwellas (VLE). Visuotinėje lietuvių enciklopedijoje dėsnis vadinamas Ohmo dėsniu, o bendrosiose programose ir mokyklose įprasta rašyti „Omo dėsnis“.

Srovės stipris, įtampa ir varža: ką reiškia kiekvienas dydis

Srovės stipris parodo, kiek elektros krūvio per sekundę prateka laidininko skerspjūviu: I = q/t. Vieno ampero srovė reiškia, kad kas sekundę skerspjūviu prateka vieno kulono krūvis. Įtampa parodo, kokį darbą elektrinis laukas atlieka, perkeldamas vieno kulono krūvį iš vieno grandinės taško į kitą, todėl 1 V = 1 J/C. Varža apibūdina, kaip stipriai laidininkas priešinasi elektros srovei. Metaluose ją lemia tai, kad judantys laisvieji elektronai sąveikauja su kristalinės gardelės jonais.

Šiems dydžiams įsivaizduoti dažnai pasitelkiama vandens analogija. Įtampa panaši į slėgių skirtumą, kuris stumia vandenį vamzdžiu, srovės stipris — į tai, kiek vandens per sekundę prateka, o varža — į tai, koks siauras ar užsikimšęs vamzdis. Kaip ir kiekviena analogija, ši turi ribas, bet svarbiausią dalyką ji parodo gerai: srovė teka todėl, kad yra įtampa, o ne atvirkščiai.

Fizikos didaktikos tyrimai rodo, kad mokiniai šiuos tris dydžius dažnai painioja, o daugelis bateriją įsivaizduoja kaip šaltinį, kuris visada tiekia tą pačią srovę, kad ir kas prie jo būtų prijungta (Engelhardt ir Beichner, 2004). Iš tikrųjų baterija palaiko maždaug pastovią įtampą, o srovės stipris priklauso nuo prijungtos varžos: prijungus didesnės varžos lemputę, srovė sumažėja. Kita gaji klaidinga nuostata — kad lemputė srovę „sunaudoja“, todėl už jos srovės lieka mažiau. Nuosekliojoje grandinėje srovės stipris visuose taškuose vienodas. Lemputėje ne srovė, o elektros energija virsta šviesa ir šiluma.

Varža nepriklauso nuo įtampos, nors formulė R = U/I tarsi sako priešingai

Formulė R = U/I dažnai suklaidina: atrodo, kad padidinus įtampą laidininko varža turėtų padidėti. Taip nėra. Padidinus įtampą du kartus, du kartus padidėja ir srovės stipris, o jų santykis lieka toks pats. Formulė parodo, kaip varžą apskaičiuoti iš išmatuotų dydžių, bet nepasako, nuo ko ji priklauso. Lygiai taip pat tankio formulė (tankis lygus masei, padalytai iš tūrio) nereiškia, kad sunkesnis geležies gabalas yra tankesnis už lengvesnį.

Laidininko varžą lemia jo medžiaga, ilgis, skerspjūvio plotas ir temperatūra: R = ρl/S, kur ρ — medžiagos savitoji varža, l — laidininko ilgis, S — skerspjūvio plotas. Kuo laidas ilgesnis, tuo jo varža didesnė, o kuo storesnis — tuo mažesnė. Todėl galingi prietaisai, pavyzdžiui, elektrinės viryklės, jungiami storesniais laidais: jais teka didelė srovė, o mažesnės varžos laidas mažiau kaista. Aštuntoje klasėje varžos priklausomybė nuo laidininko matmenų ir medžiagos tyrinėjama bandymais, o savitoji varža apibrėžiama III gimnazijos klasėje.

Ar Omo dėsnis galioja visada?

Ne visada. Dėsnis gerai galioja metaliniams laidininkams, kurių temperatūra nesikeičia. Kaitinamosios lemputės siūlelis įkaista iki daugiau nei dviejų tūkstančių laipsnių, o įkaitusio metalo varža gerokai didesnė nei šalto. Todėl lemputės voltamperinė charakteristika (taip vadinamas srovės stiprio priklausomybės nuo įtampos grafikas) yra ne tiesė, o kreivė, kuri, didėjant įtampai, darosi vis lėkštesnė. Puslaidininkinis diodas srovę praleidžia beveik tik viena kryptimi, o ir ta kryptimi srovė auga ne proporcingai įtampai, todėl Omo dėsnis jam netaikomas. Tokie grafikai braižomi ir nagrinėjami III gimnazijos klasėje, o daugumoje mokyklinių uždavinių laidininko varža laikoma pastovia.

Nuoseklusis ir lygiagretusis jungimas

Kai grandinėje yra daugiau nei vienas imtuvas, svarbu, kaip jie sujungti. Nuosekliai sujungti laidininkai jungiami vienas paskui kitą be atšakų, todėl visais jais teka ta pati srovė. Lygiagrečiai sujungti laidininkai prijungti prie tų pačių dviejų taškų ir srovė tarp jų išsišakoja. Bendrojoje programoje aštuntokams numatyti trys jungimo būdai: nuoseklusis, lygiagretusis ir mišrusis, kai dalis laidininkų sujungta vienaip, o dalis — kitaip.

Nuosekliojoje grandinėje srovės stipris visuose laidininkuose vienodas (I = I₁ = I₂), įtampa pasiskirsto tarp jų (U = U₁ + U₂), o bendroji varža lygi atskirų varžų sumai (R = R₁ + R₂). Didesnės varžos laidininkui tenka didesnė įtampos dalis. Pavyzdžiui, jei 3 Ω ir 9 Ω rezistoriai nuosekliai prijungti prie 24 V įtampos, bendroji varža lygi 12 Ω, srovės stipris — 24 V / 12 Ω = 2 A, pirmojo rezistoriaus įtampa — 2 A · 3 Ω = 6 V, antrojo — 2 A · 9 Ω = 18 V. Patikrinti paprasta: 6 V + 18 V = 24 V. Nuoseklusis jungimas turi ir trūkumą: grandinei nutrūkus vienoje vietoje, srovė nustoja tekėti visur. Taip veikė senos eglutės girliandos, kuriose perdegus vienai lemputei užgesdavo visos.

Lygiagrečiojoje grandinėje visų šakų įtampa vienoda (U = U₁ = U₂), srovė išsišakoja (I = I₁ + I₂), o bendrosios varžos atvirkštinis dydis lygus atskirų varžų atvirkštinių dydžių sumai: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. Pavyzdžiui, 6 Ω ir 3 Ω rezistoriai lygiagrečiai prijungti prie 12 V įtampos. Pirmuoju teka 12 V / 6 Ω = 2 A, antruoju — 12 V / 3 Ω = 4 A, iš viso 6 A, todėl bendroji varža lygi 12 V / 6 A = 2 Ω. Tą patį gausime ir iš formulės: 1/6 + 1/3 = 1/2. Iš formulės matyti svarbi taisyklė: lygiagrečiai sujungtų laidininkų bendroji varža visada mažesnė už mažiausią atskirą varžą. Dviejų vienodų rezistorių bendroji varža lygi pusei vieno rezistoriaus varžos, trijų — trečdaliui.

Lygiagrečiai sujungti visi buto elektros prietaisai: kiekvienas gauna tą pačią 230 V įtampą ir gali būti įjungtas ar išjungtas nepriklausomai nuo kitų. Tai paaiškina ir dažną buitinę situaciją. Kiekvienas papildomai įjungtas prietaisas mažina bendrąją varžą, todėl bendroji srovė didėja. Kai į tą pačią grandinę įjungiama per daug galingų prietaisų, srovė viršija leistiną vertę ir suveikia automatinis saugiklis. Saugiklių veikimas, beje, taip pat yra aštuntos klasės programos dalis.

Brandos egzamino formulių lape visos šešios jungimų formulės surašytos vienoje eilutėje be jokių nuorodų, kuris formulių trejetas kuriam jungimui priklauso. Atsiminti padeda paprasta taisyklė: nuosekliai sujungtų laidininkų srovė ta pati, o įtampos ir varžos sudedamos; lygiagrečiai sujungtų laidininkų įtampa ta pati, o sudedamos srovės ir atvirkštiniai varžų dydžiai.

Ampermetras ir voltmetras: kaip jungti ir kodėl

Ampermetras matuoja pro jį tekančią srovę, todėl jungiamas nuosekliai — į tą grandinės šaką, kurios srovę norime išmatuoti. Kad jis pats nepakeistų grandinės, jo varža turi būti labai maža. Voltmetras matuoja įtampą tarp dviejų taškų, todėl jungiamas lygiagrečiai matuojamai grandinės daliai, o jo varža turi būti labai didelė, kad pro jį beveik netekėtų srovė.

Jei ampermetrą per klaidą prijungtume lygiagrečiai lemputei, beveik visa srovė tekėtų juo, nes jo varža labai maža. Lemputė užgestų, o didelė srovė galėtų sugadinti patį ampermetrą arba šaltinį. Jei nuosekliai įjungtume voltmetrą, jo didelė varža srovę beveik nutrauktų ir lemputė nešviestų. Abiem atvejais prietaisai nebeparodytų to, ką norėjome išmatuoti.

2024 m. fizikos brandos egzamine, kurį laikė 2 032 kandidatai, buvo paklausta būtent to: kaip prie lemputės reikia prijungti ampermetrą ir voltmetrą, norint nustatyti jos varžą. Teisingai — ampermetrą nuosekliai, voltmetrą lygiagrečiai — atsakė 72,7 proc. kandidatų, o 15,6 proc. pasirinko priešingą variantą, kuriame prietaisai sukeisti vietomis (NŠA statistinė analizė). Tai aštuntos klasės žinios, o šį egzaminą laikė jį pasirinkę kandidatai.

Mišrusis jungimas: kaip rasti bendrąją varžą

Uždaviniuose dažnai pasitaiko grandinių, kuriose dalis laidininkų sujungta nuosekliai, o dalis — lygiagrečiai. Patikimiausia schemą prastinti iš vidaus į išorę: surasti grupę, kurioje laidininkai aiškiai sujungti vienu būdu, pakeisti ją vienu laidininku, kurio varža lygi tos grupės bendrajai varžai, ir kartoti tai tol, kol lieka vienas laidininkas.

2024 m. egzamine buvo nubraižytos keturios schemos su trimis 1 Ω varžos rezistoriais ir paklausta, kurioje iš jų bendroji varža lygi 1,5 Ω. Teisinga schema — vienas rezistorius, nuosekliai sujungtas su dviem lygiagrečiai sujungtais: lygiagrečios poros varža lygi 0,5 Ω, o pridėjus nuoseklųjį rezistorių gaunama 1,5 Ω. Ją pasirinko 68,0 proc. kandidatų, taigi beveik trečdalis suklydo. Kitose schemose bendroji varža buvo kitokia. Trijų lygiagrečiai sujungtų rezistorių varža lygi trečdaliui omo. Trikampiu sujungtų — dviem trečdaliams omo, nes tarp gnybtų vienas rezistorius sujungtas lygiagrečiai su dviem nuosekliai sujungtais (1 Ω ir 2 Ω). O ketvirtojoje schemoje vieną rezistorių apėjo laidas, todėl liko tik lygiagreti pora, kurios varža — 0,5 Ω.

Pastaruosius spąstus verta įsiminti. Jei laidas be jokio imtuvo sujungia abu rezistoriaus galus, sakoma, kad rezistorius trumpai sujungtas: srovė teka beveik nulinės varžos laidu ir rezistorius grandinėje nebedalyvauja. Todėl prieš skaičiuojant verta pieštuku apvesti kiekvieną mazgą — tašką, kuriame susijungia trys ar daugiau laidų, — ir patikrinti, ar tarp dviejų mazgų nėra „tuščio“ laido.

Omo dėsnis visai grandinei: elektrovara ir vidinė varža

Iki šiol kalbėjome apie grandinės dalį — laidininką, kurio galuose yra tam tikra įtampa. III gimnazijos klasėje į grandinę pažvelgiama plačiau: srovė teka ne tik išoriniais laidais ir imtuvais, bet ir pačiu šaltiniu, o šaltinis taip pat turi varžą. Ji vadinama vidine varža ir žymima r. Šaltinį apibūdina elektrovara E = Apaš/q: ji rodo, kokį darbą pašalinės jėgos atlieka šaltinio viduje, perkeldamos vieno kulono krūvį. Omo dėsnis visai, arba uždarajai, grandinei užrašomas I = E/(R + r): srovės stipris lygus elektrovarai, padalytai iš visos grandinės varžos, t. y. iš išorinės ir vidinės varžų sumos.

Iš šios formulės matyti, kodėl apkrauto šaltinio gnybtų įtampa mažesnė už elektrovarą: U = E − Ir. Kuo didesnė srovė, tuo didesnė elektrovaros dalis tenka pačiam šaltiniui. Kraštutinis atvejis — trumpasis jungimas, kai šaltinio gnybtai sujungiami beveik nulinės varžos laidu. Tada I = E/r — tai didžiausia srovė, kokią šaltinis gali duoti, todėl laidai ir pats šaltinis smarkiai įkaista. 2024 m. egzamine reikėjo apskaičiuoti baterijos, kurios elektrovara 4,5 V, o vidinė varža 0,9 Ω, trumpojo jungimo srovę: 4,5 V / 0,9 Ω = 5 A. Šį uždavinį teisingai išsprendė 93,8 proc. kandidatų.

Sunkiau sekasi tada, kai vidinę varžą reikia derinti su kitomis žiniomis. 2025 m. brandos egzamino pirmąją dalį laikė 4 007 III gimnazijos klasės mokiniai. Viename klausime reikėjo apskaičiuoti, kokia turi būti 0,5 Ω vidinės varžos galvaninio elemento elektrovara, kad prie jo prijungta 99,5 Ω varžos kaitinamąja lempa tekėtų 0,5 A srovė. Sprendimas trumpas — E = I(R + r) = 0,5 A · 100 Ω = 50 V, tačiau teisingai atsakė 60,6 proc. mokinių (NŠA statistinė analizė).

Dar sunkesnis buvo kitas klausimas. Trys vienodi galvaniniai elementai, kurių kiekvieno elektrovara 10 V, o vidinė varža 0,6 Ω, pirmą kartą sujungiami nuosekliai, antrą kartą — lygiagrečiai, ir abiem atvejais prijungiami prie 98,2 Ω kaitinamosios lempos. Reikėjo rasti srovės stiprį abiem atvejais. Abu taškus gavo tik 16,8 proc. mokinių, o 58,5 proc. negavo nė vieno. Šaltinių jungimas numatytas III gimnazijos klasės programoje, bet formulių lape tokių taisyklių nėra, todėl jas reikia žinoti. Nuosekliai sujungtų elementų elektrovaros ir vidinės varžos sudedamos: E = 30 V, r = 1,8 Ω, todėl I = 30 V / (98,2 Ω + 1,8 Ω) = 0,3 A. Lygiagrečiai sujungtų vienodų elementų elektrovara lieka tokia pati, o vidinė varža sumažėja tiek kartų, kiek elementų sujungta: E = 10 V, r = 0,2 Ω, todėl I = 10 V / 98,4 Ω ≈ 0,1 A. Šiuo atveju nuosekliai sujungti elementai duoda beveik tris kartus didesnę srovę, nes lempos varža daug didesnė už elementų vidinę varžą.

Elektros srovės darbas ir galia

Kai srovė teka laidininku, elektros energija virsta kitomis energijos rūšimis — vidine (šilumine), šviesos ar mechanine energija. Srovės darbas apskaičiuojamas pagal formulę A = UIt, o galia — P = UI. Pasitelkus Omo dėsnį, galios formulę galima užrašyti dar dviem būdais: P = I²R ir P = U²/R. Formulių lape yra tik A = IUt ir P = A/t, todėl kitas formas tenka išsivesti pačiam. 2024 m. egzamine reikėjo apskaičiuoti, kokį darbą atliko srovė ir kokia buvo prietaiso galia, jei į 220 V grandinę įjungtu prietaisu 15 s tekėjo 2 A stiprio srovė: P = 220 V · 2 A = 440 W, A = 440 W · 15 s = 6600 J. Šį tiesioginį skaičiavimą teisingai atliko 93,7 proc. kandidatų.

Buityje elektros energija matuojama kilovatvalandėmis. Viena kilovatvalandė — tai energija, kurią per valandą suvartoja 1 kW galios prietaisas, ir ji lygi 3,6 milijono džaulių. Pavyzdžiui, 2000 W virdulys per tris minutes suvartoja 2 kW · 0,05 h = 0,1 kWh. Mokytis apskaičiuoti suvartojamą elektros energiją ir aptarti, kaip ją taupyti, aštuntoje klasėje numato ir bendroji programa.

Kai skaičiavimas susideda iš kelių žingsnių ir dar reikia keisti vienetus, rezultatai krenta. 2025 m. egzamine 119,5 Ω kaitinamoji lempa buvo prijungta prie galvaninio elemento, kurio elektrovara 20 V, o vidinė varža 0,5 Ω, ir švietė 9 h 4 min. Reikėjo rasti, kokį darbą lempoje atliko elektros srovė, ir atsakymą užrašyti kilodžauliais bei vatvalandėmis. Abu taškus gavo 18,1 proc. mokinių, o 64,0 proc. negavo nė vieno. Sprendimas: I = 20 V / 120 Ω = 1/6 A, lempos galia P = I²R = (1/6 A)² · 119,5 Ω ≈ 3,32 W, laikas 9 h 4 min = 32 640 s ≈ 9,07 h, todėl A ≈ 108 kJ ≈ 30 Wh. Čia slypi dveji spąstai. Lempos galiai apskaičiuoti reikia lempos varžos arba įtampos lempoje, o ne šaltinio elektrovaros, nes dalis energijos išsiskiria pačiame elemente. Be to, 9 h 4 min reikia teisingai paversti: tai 32 640 s arba apie 9,07 h, bet ne 9,4 h.

Kurioje klasėje mokomasi Omo dėsnio

Su elektros grandine vaikai susipažįsta gerokai anksčiau, nei išgirsta Omo dėsnio pavadinimą. Pagal gamtos mokslų bendrąją programą jau trečioje klasėje mokomasi sujungti paprasčiausią grandinę, įvardyti jos dalis ir atskirti elektrai laidžias medžiagas nuo nelaidžių. Pats dėsnis formuluojamas aštuntoje klasėje, nesvarbu, ar mokykla fiziką dėsto atskirai, ar kaip integruotų gamtos mokslų dalį: abiejose programose numatyta, kad jis formuluojamas tyrinėjant, kaip srovės stipris priklauso nuo įtampos, o srovės stipris, įtampa ir varža matuojami ir skaitmeniniais, ir analoginiais prietaisais (fizikos ir gamtos mokslų bendrosios programos).

Devintoje ir dešimtoje klasėse grandinių skaičiavimas atskira tema nebenagrinėjamas, o III gimnazijos klasės programoje numatyta prisiminti, kaip braižomos grandinių schemos ir kaip jungiami laidininkai. Tarp šių dviejų etapų praeina dveji metai ir per tą laiką aštuntoje klasėje išmoktos taisyklės gali pasimiršti. Jei vyresnis mokinys painioja ampermetrą su voltmetru ar nesusigaudo mišriajame jungime, verta grįžti prie aštuntos klasės pagrindų, o ne iškart spręsti sudėtingesnius uždavinius.

Omo dėsnis brandos egzamine: formulės duodamos, supratimas — ne

Fizikos brandos egzaminas laikomas dviem dalimis: pirmoji — III gimnazijos klasės pabaigoje, antroji — IV gimnazijos klasėje. Abiejose dalyse kandidatai gauna formulių ir konstantų lapą, kurio skyriuje „Elektra ir magnetizmas“ yra I = q/t, I = U/R, R = ρl/S, E = Apaš/q, I = E/(R + r), visos nuosekliojo ir lygiagrečiojo jungimo formulės, A = IUt ir P = A/t (VBE užduočių aprašo 3 priedas). Ko lape nėra, jau aptarėme: nenurodyta, kuris jungimas yra kuris, kaip jungiami matavimo prietaisai ir kaip skaičiuoti sujungtų šaltinių elektrovarą bei vidinę varžą; nėra ir galios formulių P = UI, P = I²R bei P = U²/R. Plačiau apie tai, ką lape rasite ir ko ne, rašėme straipsnyje apie fizikos VBE formulių lapą.

Įdomu, kad 2024 m. sritis „Elektra ir magnetizmas“ kandidatams sekėsi geriausiai iš šešių egzamino sričių: joje jie surinko vidutiniškai 62,0 proc. galimų taškų, o srityje „Judėjimas ir jėgos“ — 49,0 proc. Vis dėlto formulės taikymas ir grandinės supratimas yra skirtingi dalykai. Tame pačiame egzamine darbo ir galios uždavinį išsprendė 93,7 proc. kandidatų, į ampermetro ir voltmetro jungimo klausimą teisingai atsakė 72,7 proc., o į mišriojo jungimo klausimą — 68,0 proc. Daugiau apie egzamino struktūrą ir pasiruošimą rasite fizikos VBE apžvalgoje.

Kaip spręsti uždavinį su Omo dėsniu

Daugumą mokyklinių grandinių uždavinių galima išspręsti tuo pačiu būdu:

1. Nubraižykite schemą ir užrašykite, kas duota, o ką reikia rasti.
2. Visus dydžius paverskite SI vienetais be priešdėlių: miliamperus — amperais, kiloomus — omais, minutes — sekundėmis.
3. Nustatykite, kurie laidininkai sujungti nuosekliai, kurie lygiagrečiai, ir prastinkite schemą, kol liks viena bendroji varža.
4. Pagal Omo dėsnį (I = U/R) iš bendrosios įtampos ir bendrosios varžos raskite bendrąją srovę; jei duota šaltinio elektrovara ir vidinė varža, taikykite I = E/(R + r). Svarbiausia taisyklė: I, U ir R visada turi priklausyti tai pačiai grandinės daliai.
5. Grįžkite atgal per schemą ir raskite atskirų šakų sroves bei įtampas.
6. Patikrinkite: nuosekliai sujungtų dalių įtampų suma turi būti lygi bendrajai įtampai, o lygiagrečių šakų srovių suma — bendrajai srovei.

Pavyzdys. Rezistorius R₁ = 2 Ω sujungtas nuosekliai su dviem lygiagrečiai sujungtais rezistoriais R₂ = 6 Ω ir R₃ = 3 Ω, o visa grandinė prijungta prie 12 V įtampos. Lygiagrečios dalies varža: 1/R = 1/6 + 1/3 = 1/2, taigi 2 Ω. Bendroji varža: 2 Ω + 2 Ω = 4 Ω. Bendroji srovė: 12 V / 4 Ω = 3 A. Rezistoriaus R₁ įtampa: 3 A · 2 Ω = 6 V, todėl lygiagrečiai daliai lieka 12 V − 6 V = 6 V. Srovė per R₂ lygi 6 V / 6 Ω = 1 A, per R₃ — 6 V / 3 Ω = 2 A. Patikriname: 1 A + 2 A = 3 A, o 6 V + 6 V = 12 V. Tipinė klaida tokiame uždavinyje — visą 12 V įtampą padalyti iš vieno rezistoriaus varžos, nors to rezistoriaus galuose yra tik dalis visos įtampos.

Kaip padėti vaikui, jei fizikos patys nebeprisimenate

Tėvams nebūtina prisiminti formulių, kad galėtų padėti. Paprasčiausias būdas patikrinti supratimą — paprašyti vaiko paaiškinti, kodėl buto elektros prietaisai jungiami lygiagrečiai, o ne nuosekliai, arba kodėl įjungus per daug prietaisų suveikia saugiklis. Jei mokinys tai paaiškina savais žodžiais, pagrindus jis supranta. Jei atsakymas apsiriboja formule, verta prie jos sugrįžti ir išsiaiškinti, ką reiškia kiekviena raidė.

Namuose apstu tikrų skaičių. Ant įkroviklio parašyta 5 V ir 2 A — kokia jo galia? (10 W.) Kiek kainuoja vienos valandos 2000 W šildytuvo darbas, jei kilovatvalandė kainuoja tiek, kiek nurodyta jūsų elektros sąskaitoje? Tokie klausimai fiziką paverčia ne abstrakčiomis raidėmis, o kasdienybės dalimi. Viena taisyklė privaloma: jokių bandymų su 230 V elektros tinklu. Namų bandymams tinka tik baterijos, o grandines patogu jungti ir nemokamuose virtualiuose simuliatoriuose, pavyzdžiui, Kolorado universiteto sukurtame PhET simuliatoriuje „Circuit Construction Kit“. Tokia patirtis praverčia ir egzamine: 2025 m. brandos egzamino pirmoji dalis buvo laikoma kompiuteriu, o vienas jos klausimas prasidėjo žodžiais „Atlikdami bandymą, nustatykite…“.

Jei vaikas painioja srovę su įtampa, nežino, kaip prastinti mišrią grandinę, arba ruošiasi brandos egzaminui ir jam trūksta sistemingumo, verta pasitelkti specialistą. Edtalk platformoje galite susirasti fizikos korepetitorių, kuris padės grįžti prie aštuntos klasės pagrindų ir nuosekliai pereiti iki egzamino uždavinių. Jei fizika sunkiai sekėsi nuo pat pirmųjų pamokų, rekomenduojame straipsnį apie tai, kodėl vaikui sunku fizika, o kitą svarbią fizikos temą aptariame straipsnyje apie Niutono dėsnius.