Prawo Ohma

Użyj wzoru pasującego do znanych wartości: napięcie to iloczyn natężenia prądu i rezystancji, natężenie prądu to napięcie podzielone przez rezystancję, a rezystancja to napięcie podzielone przez natężenie prądu. Pomocną sztuczką mnemoniczną jest trójkąt VIR — zakryj wielkość, której szukasz, a układ pozostałych dwóch podpowie działanie. Na przykład przy baterii 9 V i rezystorze 3 Ω natężenie prądu wynosi \(I = 9 / 3 = 3\) A. Przed dzieleniem zawsze sprawdź, czy jednostki to wolty, ampery i omy.

Obliczenia działają tylko w jednostkach podstawowych: woltach (V), amperach (A) i omach (Ω). Przelicz dane przed liczeniem: 1 mA = 0,001 A, więc 20 mA to 0,02 A. Dla rezystancji 1 kΩ = 1000 Ω, a 1 MΩ = 1 000 000 Ω. Częstym błędem jest dzielenie woltów przez kiloomy i uznanie wyniku za ampery — w rzeczywistości to miliampery. Na przykład 12 V na rezystancji 4 kΩ daje 3 mA, czyli 0,003 A. W elektronice małe sygnały często podaje się w mA, więc to przeliczenie przydaje się nieustannie.

Przy zerowej rezystancji we wzorze \(I = V / R\) pojawia się dzielenie przez zero, więc prąd matematycznie dąży do nieskończoności. W rzeczywistości nawet przewody i źródła zasilania mają niewielką rezystancję wewnętrzną, więc prąd jest bardzo duży, ale skończony. Właśnie na tym polega zwarcie: ścieżka o rezystancji bliskiej zeru pobiera niebezpiecznie duży prąd, wydzielając ciepło \(P = I^2R\) w źródle i przewodach. Po to istnieją bezpieczniki i wyłączniki instalacyjne. Kalkulator odrzuca zerową rezystancję, odzwierciedlając tę fizycznie nieokreśloną sytuację.

Tylko dla czysto rezystancyjnych odbiorników prądu przemiennego, takich jak grzałki i lampy żarowe, gdzie proste wzory nadal obowiązują przy użyciu wartości skutecznych. Silniki, transformatory i wszystko, co ma cewki lub kondensatory, to obciążenia reaktancyjne: ich impedancja zależy od częstotliwości, a napięcie i prąd są przesunięte w fazie, więc moc czynna jest mniejsza niż \(V \times I\). W instalacji domowej pamiętaj też, że napięcie sieciowe jest niebezpieczne — kieruj się wartościami znamionowymi i skorzystaj z pomocy wykwalifikowanego elektryka zamiast własnych pomiarów. Nigdy nie mierz napięcia w gniazdku pod napięciem multimetrem, jeśli nie masz do tego uprawnień.

Gdy kalkulator poda moc, wybierz rezystor o mocy co najmniej dwukrotnie większej, wyrażonej w watach. Na przykład jeśli obwód rozprasza 0,25 W, użyj rezystora 0,5 W lub większego. Praca rezystora dokładnie na granicy mocy znamionowej powoduje jego bardzo mocne nagrzewanie się i skraca żywotność. Trzy równoważne wzory \(P = VI\), \(P = I^2R\) i \(P = V^2/R\) pozwalają obliczyć moc z tej pary wartości, którą akurat znasz. Zbyt mały rezystor może zmienić kolor, popękać, a nawet dymić.

Powodów jest kilka. Rzeczywiste rezystory mają tolerancję (typowo ±5% lub ±10%), więc wartość rzeczywista różni się od nominalnej. Rezystancja elementów zmienia się z temperaturą — żarówka „na zimno” ma kilka omów, ale znacznie więcej, gdy świeci. Przewody pomiarowe samego miernika dodają niewielką rezystancję, a pomiar rezystora wpiętego w układ zniekształcają równoległe ścieżki prądu. Nic z tego nie oznacza, że prawo Ohma zawiodło; oznacza tylko, że rzeczywista rezystancja różni się od przyjętego założenia.

Nie da się podstawić jednej wartości rezystancji do wzorów, dopóki nie sprowadzisz układu do jednej rezystancji zastępczej. Dla rezystorów połączonych szeregowo wartości po prostu się dodają: \(R_{total} = R_1 + R_2 + \dots\). Dla połączenia równoległego obowiązuje reguła odwrotności: \(1/R_{total} = 1/R_1 + 1/R_2 + \dots\). Gdy masz już wartość zastępczą, użyj jej wraz z napięciem źródła, aby obliczyć całkowity prąd, a potem analizuj poszczególne gałęzie. Przypadek równoległy policzy za Ciebie kalkulator „Rezystancja równoległa” dostępny na tej stronie.