Kalkulator Ohmovega zakona - Izračunajte napetost, tok in upornost

Kalkulator Ohmovega zakona poišče napetost, tok ali upornost v električnem vezju, ko sta znani preostali dve vrednosti. Uporablja Ohmov zakon, pravilo, ki povezuje te tri količine: napetost je enaka toku, pomnoženemu z upornostjo, kar zapišemo kot V = I × R.

Kaj pomenijo napetost, tok in upornost

Napetost (V) je električni pritisk, ki premika elektrone skozi vezje. Meri se v voltih.

Tok (I) je hitrost, s katero elektroni tečejo mimo določene točke v vezju. Meri se v amperih, pogosto okrajšano kot A.

Upornost (R) pove, koliko material nasprotuje toku. Meri se v ohmih (Ω).

Pogosta primerjava uporablja vodo v cevi. Napetost deluje kot vodni tlak. Tok deluje kot pretok. Upornost deluje kot ozkost cevi. Večji tlak ali širša cev povečata pretok. Večja zožitev ga zmanjša.

Formula Ohmovega zakona

Osnovna formula je:

V = I × R

Z njenim preurejanjem dobimo še dve drugi obliki:

I = V ÷ R

R = V ÷ I

Vse tri formule opisujejo isto povezavo. Katero uporabiti, je odvisno od tega, katera vrednost manjka.

Kako izračunati napetost

Pomnožite tok z upornostjo.

V = I × R

Primer: vezje ima tok 2 A in upornost 5 Ω. V = 2 × 5 = 10 V

Kako izračunati tok

Delite napetost z upornostjo.

I = V ÷ R

Primer: vezje ima napetost 12 V in upornost 4 Ω. I = 12 ÷ 4 = 3 A

Kako izračunati upornost

Delite napetost s tokom.

R = V ÷ I

Primer: vezje ima napetost 9 V in tok 3 A. R = 9 ÷ 3 = 3 Ω

Primer: izbira upornika za LED

Baterija 9 V napaja LED, ki potrebuje tok 20 mA (0,02 A) in ima prevodni padec napetosti 2 V. Zaporedno vezani upornik z LED mora prevzeti preostanek napetosti.

Napetost na uporniku: 9 V − 2 V = 7 V

Potrebna upornost: R = 7 ÷ 0,02 = 350 Ω

Ker 350 Ω ni standardna vrednost upornika, bi izdelovalec izbral najbližjo običajno vrednost, na primer 330 Ω ali 390 Ω.

Kako uporabljati kalkulator

Kalkulator ima tri polja: napetost (V), tok (I) in upornost (R). Uporabnik izpolni natanko dve polji, tretje pa pusti prazno. Kalkulator izračuna manjkajočo vrednost, jo zaokroži na dve decimalni mesti in prikaže uporabljeno formulo.

Če so izpolnjena vsa tri polja ali manj kot dve, se prikaže napaka, ki zahteva natanko dve vrednosti. Negativna števila so zavrnjena, saj se napetost, tok in upornost tukaj obravnavajo kot vrednosti, večje ali enake nič. Enako so zavrnjeni vsi vnosi, ki niso navadno število, na primer besedilo ali tako velika številka, da je ni mogoče predstaviti. Če bi vneseni vrednosti povzročili deljenje z nič, na primer pri izračunu toka z upornostjo 0 Ω, kalkulator namesto nedoločenega rezultata prikaže napako.

Omejitve Ohmovega zakona

Ohmov zakon velja za ohmske materiale: prevodnike, kot so večina kovinskih žic in uporniki, pri katerih tok narašča sorazmerno z napetostjo. Ne velja neposredno za komponente, kot so diode, LED-diode ali tranzistorji, ker njihov tok z napetostjo ne narašča linearno.

Zakon predpostavlja tudi stalno temperaturo, saj se upornost pri mnogih materialih spreminja, ko se segrejejo. Pri vezjih z izmeničnim tokom (AC) inženirji namesto navadne upornosti uporabljajo impedanco, saj kondenzatorji in tuljave dodajajo učinke, odvisne od frekvence.

Zgodovina

Georg Simon Ohm (1789–1854), nemški fizik, je to povezavo objavil leta 1827, potem ko je meril, kako se tok spreminja po žicah različnih dolžin in iz različnih materialov. Drugi znanstveniki so sprva dvomili o njegovih ugotovitvah. Kraljeva družba je njegovo delo pozneje priznala s Copleyjevo medaljo leta 1841. Leta 1881 je mednarodni kongres elektrotehnikov njemu v čast enoto za upornost poimenoval ohm.

Pogosta vprašanja

Kaj je Ohmov zakon poenostavljeno?

To je pravilo, da je napetost enaka toku, pomnoženemu z upornostjo: V = I × R. Povečanje napetosti ali zmanjšanje upornosti poveča tok.

Katere so tri formule Ohmovega zakona?

V = I × R za napetost, I = V ÷ R za tok in R = V ÷ I za upornost. Vsaka je preurejena oblika iste povezave.

Kateri je praktični primer Ohmovega zakona?

Izbira upornika za omejevanje toka pri LED-diodi. Pri napajalni napetosti 5 V, LED-diodi s prevodnim padcem napetosti 2 V in ciljnim tokom 20 mA je potrebna upornost (5 − 2) ÷ 0,02 = 150 Ω.

Ali Ohmov zakon deluje pri vezjih z izmeničnim tokom?

Ne neposredno. Vezja z izmeničnim tokom uporabljajo impedanco namesto navadne upornosti, saj se kondenzatorji in tuljave odzivajo različno glede na frekvenco toka.

Ali Ohmov zakon velja za vsako komponento?

Ne. Velja za ohmske materiale, kot so navadni uporniki in večina žic. Ne velja za diode, LED-diode ali tranzistorje, saj njihov tok z napetostjo ne narašča linearno.

Zakaj imajo napetost, tok in upornost različne enote?

Ker merijo različne fizikalne količine. Volti merijo električni tlak, amperi merijo pretok, ohmi pa merijo nasprotovanje temu toku. Zamenjava enot pri izračunu povzroči napačen rezultat, tudi če je formula pravilna.