Ohms lag-kalkylator - Beräkna spänning, ström och resistans

En kalkylator för Ohms lag beräknar spänning, ström eller resistans i en elektrisk krets när de två andra värdena är kända. Den tillämpar Ohms lag, en regel som kopplar samman dessa tre storheter: spänningen är lika med strömmen multiplicerad med resistansen, skrivet som V = I × R.

Vad spänning, ström och resistans betyder

Spänning (V) är den elektriska drivkraft som får elektroner att röra sig genom en krets. Den mäts i volt.

Ström (I) är den hastighet med vilken elektroner flödar förbi en punkt i kretsen. Den mäts i ampere, ofta förkortat A.

Resistans (R) är hur mycket ett material motverkar strömflödet. Den mäts i ohm (Ω).

En vanlig jämförelse använder vatten i ett rör. Spänning fungerar som vattentryck. Ström fungerar som flödeshastighet. Resistans fungerar som hur smalt röret är. Högre tryck eller ett bredare rör ökar flödet. En större förträngning minskar det.

Formeln för Ohms lag

Grundformeln är:

V = I × R

Två andra former fås genom att lösa om den:

I = V ÷ R

R = V ÷ I

Alla tre formlerna beskriver samma samband. Vilken som ska användas beror på vilket värde som saknas.

Så beräknas spänning

Multiplicera strömmen med resistansen.

V = I × R

Exempel: en krets har en ström på 2 A och en resistans på 5 Ω. V = 2 × 5 = 10 V

Så beräknas ström

Dividera spänningen med resistansen.

I = V ÷ R

Exempel: en krets har en spänning på 12 V och en resistans på 4 Ω. I = 12 ÷ 4 = 3 A

Så beräknas resistans

Dividera spänningen med strömmen.

R = V ÷ I

Exempel: en krets har en spänning på 9 V och en ström på 3 A. R = 9 ÷ 3 = 3 Ω

Exempel: dimensionering av ett motstånd för en lysdiod

Ett batteri på 9 V driver en lysdiod som behöver 20 mA (0,02 A) ström och har ett framspänningsfall på 2 V. Motståndet i serie med lysdioden måste ta upp resten av spänningen.

Spänningen över motståndet: 9 V − 2 V = 7 V

Erforderlig resistans: R = 7 ÷ 0,02 = 350 Ω

Eftersom 350 Ω inte är en standardstorlek för motstånd skulle en konstruktör välja det närmaste vanliga värdet, till exempel 330 Ω eller 390 Ω.

Så använder du kalkylatorn

Kalkylatorn har tre fält: spänning (V), ström (I) och resistans (R). Användaren fyller i exakt två av dem och lämnar det tredje tomt. Kalkylatorn beräknar det saknade värdet, avrundar det till två decimaler och visar formeln som användes.

Om alla tre fälten fylls i, eller färre än två, visas ett felmeddelande med krav på exakt två värden. Negativa tal avvisas, eftersom spänning, ström och resistans här behandlas som noll eller större. Allt som inte är ett vanligt tal, till exempel text eller ett tal som är för stort för att representeras, avvisas på samma sätt. Om de två inmatade värdena skulle leda till division med noll, till exempel vid beräkning av ström med en resistans på 0 Ω, visar kalkylatorn ett fel i stället för ett odefinierat resultat.

Begränsningar för Ohms lag

Ohms lag gäller för ohmska material: ledare, till exempel de flesta metalltrådar och motstånd, där strömmen ökar i direkt proportion till spänningen. Den gäller inte direkt för komponenter som dioder, lysdioder eller transistorer, eftersom deras ström inte ökar linjärt med spänningen.

Lagen förutsätter också en konstant temperatur, eftersom resistansen i många material förändras när de värms upp. I växelströmskretsar (AC) använder ingenjörer impedans i stället för enbart resistans, eftersom kondensatorer och spolar tillför effekter som beror på frekvensen.

Historia

Georg Simon Ohm (1789–1854), en tysk fysiker, publicerade detta samband 1827 efter att ha mätt hur strömmen förändrades i trådar av olika längd och material. Andra forskare tvivlade först på hans resultat. Royal Society erkände senare hans arbete med Copley-medaljen 1841. 1881 gav en internationell kongress för elektrotekniker enheten för resistans namnet ohm till hans ära.

Vanliga frågor

Vad är Ohms lag i enkla ord?

Det är regeln att spänningen är lika med strömmen multiplicerad med resistansen: V = I × R. Högre spänning eller lägre resistans ökar strömmen.

Vilka är de tre formlerna för Ohms lag?

V = I × R för spänning, I = V ÷ R för ström och R = V ÷ I för resistans. Var och en är en omformning av samma samband.

Vilket är ett praktiskt exempel på Ohms lag?

Dimensionering av ett strömbegränsande motstånd för en lysdiod. Med en matningsspänning på 5 V, en lysdiod med ett framspänningsfall på 2 V och en målström på 20 mA är den erforderliga resistansen (5 − 2) ÷ 0,02 = 150 Ω.

Fungerar Ohms lag för växelströmskretsar?

Inte direkt. I växelströmskretsar används impedans i stället för vanlig resistans, eftersom kondensatorer och spolar reagerar olika beroende på strömmens frekvens.

Gäller Ohms lag för alla komponenter?

Nej. Den gäller för komponenter med ohmskt beteende, till exempel vanliga motstånd och de flesta ledningar. Den gäller inte för dioder, lysdioder eller transistorer, eftersom deras ström inte ökar linjärt med spänningen.

Varför behöver spänning, ström och resistans olika enheter?

Eftersom de mäter olika fysikaliska storheter. Volt mäter elektriskt tryck, ampere mäter flödeshastighet och ohm mäter motståndet mot detta flöde. Om enheterna blandas ihop i en beräkning blir svaret fel även när formeln är korrekt.