Ohm törvénye kalkulátor - Feszültség, áram és ellenállás számítása

Az Ohm-törvény kalkulátora megkeresi a feszültséget, az áramerősséget vagy az ellenállást egy elektromos áramkörben, ha a másik két érték ismert. Az Ohm-törvényt alkalmazza, amely ezt a három mennyiséget kapcsolja össze: a feszültség az áramerősség és az ellenállás szorzata, vagyis V = I × R.

A feszültség, az áramerősség és az ellenállás jelentése

A feszültség (V) az az elektromos hajtóerő, amely az elektronokat az áramkörön keresztül mozgatja. Mértékegysége a volt.

Az áramerősség (I) azt fejezi ki, hogy az elektronok milyen sebességgel áramlanak el az áramkör egy pontja mellett. Mértékegysége az amper, amelyet gyakran A-val jelölnek.

Az ellenállás (R) azt mutatja meg, hogy egy anyag mennyire akadályozza az áram folyását. Mértékegysége az ohm (Ω).

Gyakori hasonlatként egy csőben áramló vizet szoktak használni. A feszültség a víznyomáshoz hasonlít. Az áramerősség az áramlási sebességnek felel meg. Az ellenállás azt szemlélteti, mennyire szűk a cső. A nagyobb nyomás vagy a tágabb cső növeli az áramlást. A nagyobb szűkület csökkenti.

Az Ohm-törvény képlete

Az alapképlet:

V = I × R

A képlet átrendezésével két másik alak is adódik:

I = V ÷ R

R = V ÷ I

Mindhárom képlet ugyanazt az összefüggést írja le. Attól függően kell választani közülük, hogy melyik érték hiányzik.

A feszültség kiszámítása

Szorozza meg az áramerősséget az ellenállással.

V = I × R

Példa: egy áramkörben az áramerősség 2 A, az ellenállás pedig 5 Ω. V = 2 × 5 = 10 V

Az áramerősség kiszámítása

Ossza el a feszültséget az ellenállással.

I = V ÷ R

Példa: egy áramkörben a feszültség 12 V, az ellenállás pedig 4 Ω. I = 12 ÷ 4 = 3 A

Az ellenállás kiszámítása

Ossza el a feszültséget az áramerősséggel.

R = V ÷ I

Példa: egy áramkörben a feszültség 9 V, az áramerősség pedig 3 A. R = 9 ÷ 3 = 3 Ω

Példa: ellenállás méretezése LED-hez

Egy 9 V-os elem olyan LED-et táplál, amelynek 20 mA (0,02 A) áramerősségre van szüksége, és amelyen 2 V nyitófeszültség-esés lép fel. A LED-del sorosan kapcsolt ellenállásnak kell felvennie a fennmaradó feszültséget.

Az ellenálláson eső feszültség: 9 V − 2 V = 7 V

Szükséges ellenállás: R = 7 ÷ 0,02 = 350 Ω

Mivel az 350 Ω nem szabványos ellenállásérték, a kivitelező a hozzá legközelebbi elterjedt értéket választaná, például 330 Ω-ot vagy 390 Ω-ot.

A számológép használata

A kalkulátornak három mezője van: feszültség (V), áramerősség (I) és ellenállás (R). A felhasználó pontosan kettőt tölt ki, a harmadikat pedig üresen hagyja. A kalkulátor kiszámítja a hiányzó értéket, két tizedesjegyre kerekíti, és megjeleníti az alkalmazott képletet.

Mindhárom mező kitöltése vagy kettőnél kevesebb mező kitöltése hibát eredményez, amely pontosan két érték megadását kéri. A negatív számokat a kalkulátor elutasítja, mivel itt a feszültséget, az áramerősséget és az ellenállást nullánál nem kisebb értékként kezeli. Ugyanígy elutasít minden olyan adatot, amely nem egyszerű szám, például a szöveget vagy a túl nagy, ábrázolhatatlan értéket. Ha a két megadott érték nullával való osztást tenne szükségessé, például 0 Ω ellenállás esetén az áramerősség kiszámításakor, a kalkulátor meghatározatlan eredmény helyett hibát jelez.

Az Ohm-törvény korlátai

Az Ohm-törvény ohmos anyagokra érvényes: olyan vezetőkre, például a legtöbb fémhuzalra és ellenállásra, amelyekben az áramerősség egyenes arányban nő a feszültséggel. Nem alkalmazható közvetlenül olyan alkatrészekre, mint a diódák, LED-ek vagy tranzisztorok, mert ezekben az áramerősség nem lineárisan nő a feszültséggel.

A törvény állandó hőmérsékletet is feltételez, mivel sok anyag ellenállása megváltozik, amikor felmelegszik. Váltakozó áramú (AC) áramkörökben a mérnökök a puszta ellenállás helyett impedanciát használnak, mivel a kondenzátorok és a tekercsek frekvenciafüggő hatásokat adnak hozzá.

Története

Georg Simon Ohm (1789–1854) német fizikus 1827-ben publikálta ezt az összefüggést, miután megmérte, hogyan változik az áramerősség különböző hosszúságú és anyagú huzalokban. Más tudósok kezdetben kételkedtek az eredményeiben. A Royal Society később a Copley-éremmel ismerte el munkáját 1841-ben. 1881-ben egy villamosmérnökökből álló nemzetközi kongresszus az ellenállás mértékegységét az ő tiszteletére ohmnak nevezte el.

Gyakran ismételt kérdések

Mi az Ohm-törvény egyszerűen megfogalmazva?

Azt a szabályt jelenti, hogy a feszültség az áramerősség és az ellenállás szorzata: V = I × R. A feszültség növelése vagy az ellenállás csökkentése növeli az áramerősséget.

Mi az Ohm-törvény három képlete?

A feszültségre a V = I × R, az áramerősségre az I = V ÷ R, az ellenállásra pedig az R = V ÷ I vonatkozik. Mindegyik ugyanannak az összefüggésnek az átrendezett alakja.

Mi az Ohm-törvény gyakorlati példája?

Áramkorlátozó ellenállás méretezése LED-hez. 5 V tápfeszültség, 2 V nyitófeszültség-eséssel rendelkező LED és 20 mA céláram esetén a szükséges ellenállás: (5 − 2) ÷ 0,02 = 150 Ω.

Működik az Ohm-törvény váltakozó áramú áramkörökben?

Nem közvetlenül. A váltakozó áramú áramkörök a puszta ellenállás helyett impedanciát használnak, mivel a kondenzátorok és a tekercsek az áram frekvenciájától függően eltérően viselkednek.

Érvényes az Ohm-törvény minden alkatrészre?

Nem. Ohmos anyagokra, például egyszerű ellenállásokra és a legtöbb huzalra érvényes. Diódákra, LED-ekre vagy tranzisztorokra nem alkalmazható, mivel ezekben az áramerősség nem lineárisan nő a feszültséggel.

Miért van szükség különböző mértékegységekre a feszültség, az áramerősség és az ellenállás esetében?

Mert különböző fizikai mennyiségeket mérnek. A volt az elektromos nyomást, az amper az áramlási sebességet, az ohm pedig az áramlással szembeni ellenállást méri. A mértékegységek felcserélése hibás eredményt ad a számításban akkor is, ha a képlet helyes.