Calculator Legea lui Ohm - Calculează Tensiune, Curent și Rezistență

Un calculator pentru legea lui Ohm determină tensiunea, curentul sau rezistența dintr-un circuit electric atunci când celelalte două valori sunt cunoscute. Acesta aplică legea lui Ohm, o regulă care leagă aceste trei mărimi: tensiunea este egală cu curentul înmulțit cu rezistența, exprimată prin V = I × R.

Ce înseamnă tensiunea, curentul și rezistența

Tensiunea (V) este forța electrică ce deplasează electronii printr-un circuit. Se măsoară în volți.

Curentul (I) este viteza cu care electronii trec printr-un punct al circuitului. Se măsoară în amperi, prescurtați adesea A.

Rezistența (R) arată cât de mult se opune un material trecerii curentului. Se măsoară în ohmi (Ω).

O comparație obișnuită folosește apa dintr-o conductă. Tensiunea funcționează ca presiunea apei. Curentul funcționează ca debitul. Rezistența corespunde îngustimii conductei. O presiune mai mare sau o conductă mai largă mărește debitul. O îngustare mai pronunțată îl reduce.

Formula legii lui Ohm

Formula de bază este:

V = I × R

Alte două forme rezultă prin rearanjarea acesteia:

I = V ÷ R

R = V ÷ I

Toate cele trei formule descriu aceeași relație. Formula utilizată depinde de valoarea care lipsește.

Cum se calculează tensiunea

Înmulțiți curentul cu rezistența.

V = I × R

Exemplu: un circuit are un curent de 2 A și o rezistență de 5 Ω. V = 2 × 5 = 10 V

Cum se calculează curentul

Împărțiți tensiunea la rezistență.

I = V ÷ R

Exemplu: un circuit are o tensiune de 12 V și o rezistență de 4 Ω. I = 12 ÷ 4 = 3 A

Cum se calculează rezistența

Împărțiți tensiunea la curent.

R = V ÷ I

Exemplu: un circuit are o tensiune de 9 V și un curent de 3 A. R = 9 ÷ 3 = 3 Ω

Exemplu: dimensionarea unui rezistor pentru un LED

O baterie de 9 V alimentează un LED care necesită un curent de 20 mA (0,02 A) și are o cădere de tensiune directă de 2 V. Rezistorul conectat în serie cu LED-ul trebuie să absoarbă restul tensiunii.

Tensiunea la bornele rezistorului: 9 V − 2 V = 7 V

Rezistența necesară: R = 7 ÷ 0,02 = 350 Ω

Deoarece 350 Ω nu este o valoare standard pentru un rezistor, constructorul ar alege cea mai apropiată valoare uzuală, de exemplu 330 Ω sau 390 Ω.

Cum se utilizează calculatorul

Calculatorul are trei câmpuri: Tensiune (V), Curent (I) și Rezistență (R). Utilizatorul completează exact două dintre ele și îl lasă pe al treilea necompletat. Calculatorul determină valoarea lipsă, o rotunjește la două zecimale și afișează formula utilizată.

Completarea tuturor celor trei câmpuri sau a mai puțin de două câmpuri generează o eroare care solicită exact două valori. Numerele negative sunt respinse, deoarece aici tensiunea, curentul și rezistența sunt considerate egale cu zero sau mai mari. Orice valoare care nu este un număr simplu, precum un text sau o cifră prea mare pentru a fi reprezentată, este respinsă în același mod. Dacă cele două valori introduse ar impune o împărțire la zero, de exemplu la calcularea curentului pentru o rezistență de 0 Ω, calculatorul afișează o eroare în locul unui rezultat nedefinit.

Limitele legii lui Ohm

Legea lui Ohm se aplică materialelor ohmice: conductoarelor, precum majoritatea firelor metalice și rezistoarelor, în care curentul crește direct proporțional cu tensiunea. Ea nu se aplică direct unor componente precum diodele, LED-urile sau tranzistoarele, deoarece curentul acestora nu crește liniar odată cu tensiunea.

Legea presupune, de asemenea, o temperatură constantă, deoarece rezistența multor materiale se modifică pe măsură ce acestea se încălzesc. În circuitele de curent alternativ (CA), inginerii folosesc impedanța în locul rezistenței simple, deoarece condensatoarele și bobinele introduc efecte care depind de frecvență.

Istoric

Georg Simon Ohm (1789–1854), fizician german, a publicat această relație în 1827, după ce a măsurat modul în care se modifica intensitatea curentului în fire de lungimi și materiale diferite. La început, alți oameni de știință s-au îndoit de rezultatele sale. Ulterior, Royal Society i-a recunoscut activitatea prin acordarea Medaliei Copley în 1841. În 1881, un congres internațional al inginerilor electricieni a denumit unitatea de măsură a rezistenței ohm, în onoarea sa.

Întrebări frecvente

Ce este legea lui Ohm, pe scurt?

Este regula conform căreia tensiunea este egală cu curentul înmulțit cu rezistența: V = I × R. Creșterea tensiunii sau reducerea rezistenței mărește curentul.

Care sunt cele trei formule ale legii lui Ohm?

V = I × R pentru tensiune, I = V ÷ R pentru curent și R = V ÷ I pentru rezistență. Fiecare este o rearanjare a aceleiași relații.

Care este un exemplu real al legii lui Ohm?

Dimensionarea unui rezistor de limitare a curentului pentru un LED. Cu o sursă de 5 V, un LED cu o cădere de tensiune directă de 2 V și un curent țintă de 20 mA, rezistența necesară este (5 − 2) ÷ 0,02 = 150 Ω.

Legea lui Ohm funcționează pentru circuitele de curent alternativ?

Nu, nu în mod direct. Circuitele de curent alternativ folosesc impedanța în locul rezistenței simple, deoarece condensatoarele și bobinele răspund diferit în funcție de frecvența curentului.

Se aplică legea lui Ohm tuturor componentelor?

Nu. Ea se aplică materialelor ohmice, precum rezistoarele simple și majoritatea firelor. Nu se aplică diodelor, LED-urilor sau tranzistoarelor, deoarece curentul acestora nu crește liniar odată cu tensiunea.

De ce tensiunea, curentul și rezistența au nevoie de unități diferite?

Deoarece măsoară mărimi fizice diferite. Volții măsoară presiunea electrică, amperii măsoară debitul, iar ohmii măsoară opoziția față de acest debit. Amestecarea unităților într-un calcul produce un rezultat greșit chiar și atunci când formula este corectă.