Калкулатор за закона на Ом - Изчисляване на напрежение, ток и съпротивление

Калкулаторът по закона на Ом намира напрежението, тока или съпротивлението в електрическа верига, когато са известни другите две стойности. Той прилага закона на Ом — правило, което свързва тези три величини: напрежението е равно на тока, умножен по съпротивлението, което се записва като V = I × R.

Какво означават напрежение, ток и съпротивление

Напрежението (V) е електрическата сила, която придвижва електроните през веригата. Измерва се във волтове.

Токът (I) е скоростта, с която електроните преминават през дадена точка от веригата. Измерва се в ампери, често съкратено A.

Съпротивлението (R) показва доколко даден материал възпрепятства протичането на тока. Измерва се в омове (Ω).

Често се прави сравнение с вода в тръба. Напрежението действа като налягането на водата. Токът съответства на дебита. Съпротивлението съответства на това колко тясна е тръбата. По-голямото налягане или по-широката тръба увеличават потока. По-силното стесняване го намалява.

Формула на закона на Ом

Основната формула е:

V = I × R

От нея чрез преобразуване се получават още две форми:

I = V ÷ R

R = V ÷ I

И трите формули описват една и съща зависимост. Коя да се използва зависи от това коя стойност липсва.

Как се изчислява напрежение

Умножете тока по съпротивлението.

V = I × R

Пример: верига има ток 2 A и съпротивление 5 Ω. V = 2 × 5 = 10 V

Как се изчислява ток

Разделете напрежението на съпротивлението.

I = V ÷ R

Пример: верига има напрежение 12 V и съпротивление 4 Ω. I = 12 ÷ 4 = 3 A

Как се изчислява съпротивление

Разделете напрежението на тока.

R = V ÷ I

Пример: верига има напрежение 9 V и ток 3 A. R = 9 ÷ 3 = 3 Ω

Пример: избор на съпротивление за светодиод

Батерия 9 V захранва светодиод, който се нуждае от ток 20 mA (0,02 A) и има права пад на напрежението 2 V. Последователно свързаното със светодиода съпротивление трябва да поеме остатъка от напрежението.

Напрежение върху съпротивлението: 9 V − 2 V = 7 V

Необходимо съпротивление: R = 7 ÷ 0,02 = 350 Ω

Тъй като 350 Ω не е стандартна стойност за съпротивление, конструкторът би избрал най-близката разпространена стойност, например 330 Ω или 390 Ω.

Как се използва калкулаторът

Калкулаторът има три полета: напрежение (V), ток (I) и съпротивление (R). Потребителят попълва точно две от тях и оставя третото празно. Калкулаторът изчислява липсващата стойност, закръгля я до два знака след десетичната запетая и показва използваната формула.

Попълването и на трите полета или на по-малко от две води до грешка с искане за точно две стойности. Отрицателните числа се отхвърлят, тъй като тук напрежението, токът и съпротивлението се приемат за нула или повече. Всичко, което не е обикновено число, например текст или число, което е твърде голямо за представяне, се отхвърля по същия начин. Ако двете въведени стойности водят до деление на нула, например при изчисляване на тока със съпротивление 0 Ω, калкулаторът показва грешка вместо неопределен резултат.

Ограничения на закона на Ом

Законът на Ом се прилага за омови материали: проводници, като повечето метални жици и резистори, при които силата на тока е правопропорционална на напрежението. Той не се прилага пряко за компоненти като диоди, светодиоди и транзистори, тъй като техният ток не нараства линейно с напрежението.

Законът също така приема постоянна температура, тъй като съпротивлението на много материали се променя при нагряване. При вериги с променлив ток (AC) инженерите използват импеданс вместо обикновено съпротивление, тъй като влиянието на кондензаторите и индуктивностите зависи от честотата.

История

Георг Симон Ом (1789–1854), германски физик, публикува тази зависимост през 1827, след като измерва как се променя токът в жици с различна дължина и от различни материали. Първоначално други учени се усъмнили в резултатите му. По-късно Кралското дружество признало работата му с медала „Копли“ през 1841. През 1881 международен конгрес на електроинженерите нарекъл единицата за съпротивление ом в негова чест.

Често задавани въпроси

Какво представлява законът на Ом с прости думи?

Това е правилото, според което напрежението е равно на тока, умножен по съпротивлението: V = I × R. Увеличаването на напрежението или намаляването на съпротивлението увеличава тока.

Кои са трите формули на закона на Ом?

V = I × R за напрежение, I = V ÷ R за ток и R = V ÷ I за съпротивление. Всяка от тях е преобразуване на една и съща зависимост.

Кой е реален пример за закона на Ом?

Избор на токоограничаващо съпротивление за светодиод. При захранване 5 V, светодиод с прав пад на напрежението 2 V и целеви ток 20 mA необходимото съпротивление е (5 − 2) ÷ 0,02 = 150 Ω.

Работи ли законът на Ом при вериги с променлив ток?

Не пряко. При вериги с променлив ток се използва импеданс вместо обикновено съпротивление, тъй като кондензаторите и индуктивностите имат различно поведение в зависимост от честотата на тока.

Прилага ли се законът на Ом за всеки компонент?

Не. Той се прилага за омови материали, като обикновени резистори и повечето жици. Не се прилага за диоди, светодиоди и транзистори, тъй като техният ток не нараства линейно с напрежението.

Защо напрежението, токът и съпротивлението имат различни мерни единици?

Защото измерват различни физични величини. Волтовете измерват електрическото налягане, амперите — дебита, а омовете — съпротивлението срещу този поток. Смесването на мерните единици при изчисление води до грешен отговор, дори когато формулата е правилна.