Kalkulačka Ohmova zákona - Výpočet napětí, proudu a odporu

Kalkulátor Ohmova zákona určuje napětí, proud nebo odpor v elektrickém obvodu, pokud jsou známy zbývající dvě hodnoty. Používá Ohmův zákon, pravidlo, které propojuje tyto tři veličiny: napětí se rovná proudu vynásobenému odporem, což se zapisuje jako V = I × R.

Co znamenají napětí, proud a odpor

Napětí (V) je elektrický tlak, který pohybuje elektrony obvodem. Měří se ve voltech.

Proud (I) je rychlost, s jakou elektrony procházejí kolem určitého místa v obvodu. Měří se v ampérech, často zkráceně A.

Odpor (R) vyjadřuje, jak moc materiál brání průchodu proudu. Měří se v ohmech (Ω).

Běžné srovnání používá vodu v potrubí. Napětí odpovídá tlaku vody. Proud odpovídá průtoku. Odpor odpovídá tomu, jak úzké je potrubí. Vyšší tlak nebo širší potrubí zvyšuje průtok. Větší zúžení jej snižuje.

Vzorec Ohmova zákona

Základní vzorec je:

V = I × R

Dva další tvary získáme jeho úpravou:

I = V ÷ R

R = V ÷ I

Všechny tři vzorce popisují stejný vztah. Který z nich použít, závisí na tom, která hodnota chybí.

Jak vypočítat napětí

Vynásobte proud odporem.

V = I × R

Příklad: obvodem prochází proud 2 A a jeho odpor je 5 Ω. V = 2 × 5 = 10 V

Jak vypočítat proud

Vydělte napětí odporem.

I = V ÷ R

Příklad: obvod má napětí 12 V a odpor 4 Ω. I = 12 ÷ 4 = 3 A

Jak vypočítat odpor

Vydělte napětí proudem.

R = V ÷ I

Příklad: obvod má napětí 9 V a proud 3 A. R = 9 ÷ 3 = 3 Ω

Příklad: určení hodnoty rezistoru pro LED

Baterie 9 V napájí LED, která vyžaduje proud 20 mA (0,02 A) a má propustný úbytek napětí 2 V. Rezistor zapojený sériově s LED musí pohltit zbývající napětí.

Napětí na rezistoru: 9 V − 2 V = 7 V

Potřebný odpor: R = 7 ÷ 0,02 = 350 Ω

Protože 350 Ω není standardní hodnota rezistoru, konstruktér by zvolil nejbližší běžnou hodnotu, například 330 Ω nebo 390 Ω.

Jak kalkulačku používat

Kalkulátor má tři pole: napětí (V), proud (I) a odpor (R). Uživatel vyplní přesně dvě z nich a třetí nechá prázdné. Kalkulátor dopočítá chybějící hodnotu, zaokrouhlí ji na dvě desetinná místa a zobrazí použitý vzorec.

Vyplnění všech tří polí nebo méně než dvou polí vyvolá chybu s požadavkem na zadání přesně dvou hodnot. Záporná čísla jsou odmítnuta, protože napětí, proud a odpor se zde považují za veličiny s hodnotou nula nebo větší. Stejným způsobem jsou odmítnuty i hodnoty, které nejsou běžnými čísly, například text nebo číslo příliš velké na zpracování. Pokud by zadané dvě hodnoty vedly k dělení nulou, například při výpočtu proudu s odporem 0 Ω, kalkulátor zobrazí chybu místo nedefinovaného výsledku.

Omezení Ohmova zákona

Ohmův zákon platí pro ohmické materiály, tedy vodiče, jako jsou většina kovových vodičů a rezistorů, u nichž proud roste přímo úměrně napětí. Nevztahuje se přímo na součástky, jako jsou diody, LED nebo tranzistory, protože jejich proud neroste s napětím lineárně.

Zákon také předpokládá stálou teplotu, protože odpor mnoha materiálů se při zahřívání mění. U obvodů se střídavým proudem (AC) používají elektrotechnici místo prostého odporu impedanci, protože kondenzátory a cívky přidávají účinky závislé na frekvenci.

Dějiny

Georg Simon Ohm (1789–1854), německý fyzik, publikoval tento vztah v roce 1827 poté, co měřil, jak se měnil proud ve vodičích různé délky a z různých materiálů. Ostatní vědci jeho výsledkům zpočátku nedůvěřovali. Královská společnost později ocenila jeho práci Copleyho medailí v roce 1841. V roce 1881 pojmenoval mezinárodní kongres elektrotechnických inženýrů jednotku odporu na jeho počest ohm.

Často kladené otázky

Co je Ohmův zákon jednoduše řečeno?

Je to pravidlo, podle kterého se napětí rovná proudu vynásobenému odporem: V = I × R. Zvýšení napětí nebo snížení odporu zvyšuje proud.

Jaké jsou tři vzorce Ohmova zákona?

V = I × R pro napětí, I = V ÷ R pro proud a R = V ÷ I pro odpor. Každý z nich je úpravou stejného vztahu.

Jaký je skutečný příklad použití Ohmova zákona?

Určení hodnoty rezistoru omezujícího proud pro LED. Při napájení 5 V, LED s propustným úbytkem napětí 2 V a požadovaném proudu 20 mA je potřebný odpor (5 − 2) ÷ 0,02 = 150 Ω.

Platí Ohmův zákon pro obvody se střídavým proudem?

Ne přímo. V obvodech se střídavým proudem se používá impedance místo prostého odporu, protože kondenzátory a cívky reagují odlišně v závislosti na frekvenci proudu.

Vztahuje se Ohmův zákon na každou součástku?

Ne. Vztahuje se na ohmické materiály, například běžné rezistory a většinu vodičů. Nevztahuje se na diody, LED ani tranzistory, protože jejich proud neroste s napětím lineárně.

Proč mají napětí, proud a odpor různé jednotky?

Protože měří různé fyzikální veličiny. Volty měří elektrický tlak, ampéry měří průtok a ohmy měří odpor proti tomuto průtoku. Záměna jednotek při výpočtu vede k nesprávnému výsledku, i když je vzorec správný.