Kalkulačka Ohmovho zákona - Výpočet napätia, prúdu a odporu

Kalkulačka Ohmovho zákona vypočíta napätie, prúd alebo odpor v elektrickom obvode, keď sú známe ďalšie dve hodnoty. Používa Ohmov zákon, pravidlo, ktoré spája tieto tri veličiny: napätie sa rovná prúdu vynásobenému odporom, zapisuje sa ako V = I × R.

Čo znamenajú napätie, prúd a odpor

Napätie (V) je elektrický potenciálový rozdiel, ktorý poháňa elektróny obvodom. Meria sa vo voltoch.

Prúd (I) je rýchlosť, ktorou elektróny pretekajú určitým miestom obvodu. Meria sa v ampéroch, často skrátene ampéroch (A).

Odpor (R) vyjadruje, do akej miery materiál bráni prechodu prúdu. Meria sa v ohmoch (Ω).

Bežné porovnanie používa vodu v potrubí. Napätie funguje ako tlak vody. Prúd funguje ako prietok. Odpor zodpovedá tomu, aké úzke je potrubie. Väčší tlak alebo širšie potrubie zvyšuje prietok. Väčšie zúženie ho znižuje.

Vzorec Ohmovho zákona

Základný vzorec je:

V = I × R

Ďalšie dva tvary získame jeho úpravou:

I = V ÷ R

R = V ÷ I

Všetky tri vzorce opisujú rovnaký vzťah. Ktorý z nich treba použiť, závisí od toho, ktorá hodnota chýba.

Ako vypočítať napätie

Vynásobte prúd odporom.

V = I × R

Príklad: obvodom preteká prúd 2 A a jeho odpor je 5 Ω. V = 2 × 5 = 10 V

Ako vypočítať prúd

Vydeľte napätie odporom.

I = V ÷ R

Príklad: obvod má napätie 12 V a odpor 4 Ω. I = 12 ÷ 4 = 3 A

Ako vypočítať odpor

Vydeľte napätie prúdom.

R = V ÷ I

Príklad: obvod má napätie 9 V a prúd 3 A. R = 9 ÷ 3 = 3 Ω

Príklad: určenie hodnoty rezistora pre LED

Batéria s napätím 9 V napája LED, ktorá potrebuje prúd 20 mA (0,02 A) a má priepustný úbytok napätia 2 V. Rezistor zapojený do série s LED musí absorbovať zvyšnú časť napätia.

Napätie na rezistore: 9 V − 2 V = 7 V

Potrebný odpor: R = 7 ÷ 0,02 = 350 Ω

Keďže 350 Ω nie je štandardná hodnota rezistora, konštruktér by vybral najbližšiu bežnú hodnotu, napríklad 330 Ω alebo 390 Ω.

Ako používať kalkulačku

Kalkulačka má tri polia: napätie (V), prúd (I) a odpor (R). Používateľ vyplní presne dve z nich a tretie nechá prázdne. Kalkulačka vypočíta chýbajúcu hodnotu, zaokrúhli ju na dve desatinné miesta a zobrazí použitý vzorec.

Vyplnenie všetkých troch polí alebo menej než dvoch polí vyvolá chybu s požiadavkou na zadanie presne dvoch hodnôt. Záporné čísla sa odmietajú, pretože napätie, prúd a odpor sa tu považujú za hodnoty väčšie alebo rovné nule. Rovnako sa odmietne všetko, čo nie je obyčajné číslo, napríklad text alebo číslo príliš veľké na reprezentáciu. Ak by dve zadané hodnoty viedli k deleniu nulou, napríklad pri výpočte prúdu s odporom 0 Ω, kalkulačka zobrazí chybu namiesto nedefinovaného výsledku.

Obmedzenia Ohmovho zákona

Ohmov zákon platí pre ohmické materiály, teda vodiče, ako sú väčšina kovových drôtov a rezistory, v ktorých prúd rastie priamo úmerne napätiu. Neplatí priamo pre súčiastky, ako sú diódy, LED diódy alebo tranzistory, pretože ich prúd nerastie s napätím lineárne.

Zákon tiež predpokladá stálu teplotu, keďže odpor mnohých materiálov sa pri zahrievaní mení. V obvodoch so striedavým prúdom (AC) inžinieri používajú namiesto samotného odporu impedanciu, pretože kondenzátory a cievky pridávajú účinky závislé od frekvencie.

História

Nemecký fyzik Georg Simon Ohm (1789–1854) publikoval tento vzťah v roku 1827 po meraní toho, ako sa prúd menil v závislosti od dĺžky a materiálu drôtov. Iní vedci spočiatku jeho výsledkom nedôverovali. Kráľovská spoločnosť neskôr ocenila jeho prácu Copleyho medailou v roku 1841. V roku 1881 medzinárodný kongres elektrotechnických inžinierov pomenoval jednotku elektrického odporu na jeho počesť ohm.

Často kladené otázky

Čo je Ohmov zákon jednoduchými slovami?

Je to pravidlo, podľa ktorého sa napätie rovná prúdu vynásobenému odporom: V = I × R. Zvýšenie napätia alebo zníženie odporu zvýši prúd.

Aké sú tri vzorce Ohmovho zákona?

V = I × R pre napätie, I = V ÷ R pre prúd a R = V ÷ I pre odpor. Každý z nich je upravenou podobou toho istého vzťahu.

Aký je skutočný príklad Ohmovho zákona?

Určenie hodnoty rezistora na obmedzenie prúdu pre LED. Pri napájacom napätí 5 V, LED s priepustným úbytkom napätia 2 V a cieľovým prúdom 20 mA je potrebný odpor (5 − 2) ÷ 0,02 = 150 Ω.

Funguje Ohmov zákon v obvodoch so striedavým prúdom?

Nie priamo. V obvodoch so striedavým prúdom sa namiesto samotného odporu používa impedancia, pretože kondenzátory a cievky reagujú odlišne v závislosti od frekvencie prúdu.

Platí Ohmov zákon pre každú súčiastku?

Nie. Platí pre ohmické materiály, ako sú bežné rezistory a väčšina drôtov. Neplatí pre diódy, LED diódy ani tranzistory, pretože ich prúd nerastie s napätím lineárne.

Prečo napätie, prúd a odpor potrebujú odlišné jednotky?

Pretože merajú odlišné fyzikálne veličiny. Volty merajú elektrický tlak, ampéry merajú prietok a ohmy merajú odpor voči tomuto prúdu. Zámena jednotiek vo výpočte vedie k nesprávnemu výsledku, aj keď je vzorec správny.