ওহমের সূত্র ক্যালকুলেটর

ওহমের সূত্র বলে V = I × R (ভোল্টেজ = কারেন্ট × রেজিস্ট্যান্স)। এটি বিদ্যুতের মৌলিক সম্পর্ক — তিনটি জানা থাকলে চতুর্থটি গণনা করুন।

ওহমের সূত্র ওহমিক উপকরণের (যেমন অধিকাংশ ধাতু) জন্য প্রযোজ্য। অর্ধপরিবাহী, ডায়োড এবং নির্দিষ্ট ইলেকট্রনিক উপাদানগুলি ওহমের সূত্র মেনে চলে না।

বৈদ্যুতিক শক্তি (P = V × I) ওহমের সূত্রের সাথে একত্রিত হয়ে অতিরিক্ত সূত্র তৈরি করে: P = V²/R এবং P = I²×R। এটি চারটি রাশির মধ্যে যেকোনো দুটি থেকে গণনার অনুমতি দেয়।

একটি LED রেজিস্টর নয় — এটি প্রায় ধ্রুব ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ (লালের জন্য প্রায় 2 V, নীল/সাদার জন্য 3 V) ধরে রাখে এবং কারেন্ট সীমাবদ্ধ করতে হয়, অন্যথায় এটি পুড়ে যাবে। সিরিজ রেজিস্টরের মান আসে R = (Vsupply − Vled) / I থেকে। 12 V সাপ্লাই, 2 V-এর LED এবং 20 mA (0.02 A) লক্ষ্য কারেন্ট হলে: R = (12 − 2) / 0.02 = 500 Ω। নিকটতম স্ট্যান্ডার্ড মান ব্যবহার করুন, সাধারণত 470 Ω বা 560 Ω। রেজিস্টরের পাওয়ারও পরীক্ষা করুন: এটিকে I²R = 0.02² × 470 ≈ 0.19 W অপচয় করতে হবে, তাই এক-চতুর্থাংশ ওয়াটের রেজিস্টরই যথেষ্ট, কিন্তু LED-কে বেশি কারেন্টে চালালে বা উচ্চ ভোল্টেজ থেকে চালালে 0.5 W বা 1 W-এর রেজিস্টরে আপগ্রেড করুন।

প্রতিটি পরিবাহীর রেজিস্ট্যান্স আছে, এবং ওহমের সূত্র অনুসারে সেই রেজিস্ট্যান্স কারেন্টকে হারানো ভোল্টেজে রূপান্তর করে: V = I × R। তারের রেজিস্ট্যান্স ছোট (সাধারণ গৃহস্থালির তারের এক মিটারের রেজিস্ট্যান্স এক ওহমের একশত ভাগেরও কম), কিন্তু দীর্ঘ রানে তা জমে যায়। মোট রেজিস্ট্যান্স 0.5 Ω-এর একটি রান 10 A কারেন্ট বহন করলে 5 V ড্রপ করে, তাই 12 V সাপ্লাই লোডে মাত্র 7 V হিসেবে পৌঁছায়। তারের মান সাধারণত সর্বোচ্চ 3–5% ভোল্টেজ ড্রপের অনুমতি দেয়। ছোট তারের কারণে আলো ক্ষীণ হয়, মোটর দুর্বল হয় এবং তাপ হিসেবে শক্তি অপচয় হয় — এ কারণেই ভোল্টেজ ড্রপ ক্যালকুলেটর এবং সঠিক তার-সাইজিং টেবিল প্রতিটি ইনস্টলেশনের জন্য আদর্শ সরঞ্জাম।

সিরিজে রেজিস্ট্যান্স যোগ হয়: দুটি 10 Ω রেজিস্টর 20 Ω দেয়, তাই 12 V সাপ্লাই I = V/R = 12/20 = 0.6 A কারেন্ট চালায়, ভোল্টেজ সমানভাবে ভাগ হয় (প্রতিটিতে 6 V, কারণ উভয়ের মধ্য দিয়ে কারেন্ট অভিন্ন)। প্যারালালে মিলিত রেজিস্ট্যান্স যেকোনো একটির চেয়ে কম: দুটি 10 Ω রেজিস্টর R = 10/2 = 5 Ω দেয়, তাই একই 12 V 12/5 = 2.4 A চালায়, প্রতিটি রেজিস্টরে 1.2 A করে। সাধারণ নিয়ম হলো সিরিজের জন্য R(total) = R₁ + R₂ এবং প্যারালালের জন্য 1/R(total) = 1/R₁ + 1/R₂। সিরিজ ভোল্টেজ ভাগ করে, প্যারালাল কারেন্ট ভাগ করে — এই ক্যালকুলেটরের সিরিজ ও প্যারালাল বিভাগ ঠিক এটিই গণনা করে।

বিপদ কারেন্ট থেকে আসে, ভোল্টেজ থেকে নয়, এবং ওহমের সূত্র কারেন্ট নির্ধারণ করে: I = V/R, যেখানে R মানুষের শরীরের রেজিস্ট্যান্স। শুষ্ক শরীর প্রায় 100,000 Ω, তাই 230 V স্পর্শে প্রায় 2.3 mA প্রবাহিত হয় — একটি হালকা ঝিঁঝিঁ ধরা সংবেদন যা অনেকেই অনুভব করেছেন। ভেজা ত্বক রেজিস্ট্যান্স প্রায় 1,000 Ω-এ নামিয়ে আনে, এবং একই 230 V তখন 230 mA চালায়, যা প্রায় 30 mA-এর অনেক উপরে — যে মানে ভেন্ট্রিকুলার ফাইব্রিলেশন হতে পারে — এবং 50 mA-এরও উপরে যা শ্বাস বন্ধ করতে পারে। এ কারণেই বাথরুম ও রান্নাঘরে রেসিডুয়াল কারেন্ট ডিভাইস (RCD) ব্যবহার করা হয় যা 30 mA বা তার কমে ট্রিপ করে, এবং এ কারণেই বৈদ্যুতিক কাজ শুকনো হাত ও ইনসুলেটেড সরঞ্জাম দিয়ে করা হয়।

মাল্টিমিটার তিনটি ভিন্ন মোডে ওহমের সূত্র প্রয়োগ করে। ভোল্টেজের জন্য, সার্কিট চালু অবস্থায় মিটারটি উপাদানের সাথে প্যারালালে সংযোগ করুন — ভোল্টেজ সবসময় দুটি বিন্দুর মধ্যে মাপা হয়। কারেন্টের জন্য, মিটারকে সিরিজে সংযোগ করতে হবে যাতে কারেন্ট আসলে এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, এবং সর্বোচ্চ রেঞ্জ থেকে শুরু করুন, কারণ ভুল মোডে চালু সার্কিটে যুক্ত মিটার শর্টের মতো আচরণ করে। রেজিস্ট্যান্সের জন্য, উপাদানটিকে বিদ্যুৎ থেকে বিচ্ছিন্ন করতে হবে এবং আদর্শভাবে সার্কিট থেকে বের করতে হবে, কারণ মিটার R = V/I মাপতে নিজস্ব পরীক্ষা ভোল্টেজ প্রয়োগ করে। চালু সার্কিটে কখনো রেজিস্ট্যান্স মাপবেন না, এবং কারেন্ট মাপার পরে সবসময় লিডগুলো ভোল্টেজ অবস্থানে ফিরিয়ে দিন।

রেজিস্ট্যান্স উপাদান এবং জ্যামিতির দ্বারা নির্ধারিত হয়: R = ρL/A, যেখানে ρ উপাদানের রেজিস্টিভিটি, L দৈর্ঘ্য এবং A প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল। তামার রেজিস্টিভিটি প্রায় 1.7 × 10⁻⁸ Ω·m, যা এটিকে চমৎকার পরিবাহী করে, অন্যদিকে নিক্রোম (হিটারেও ব্যবহৃত) প্রায় 60 গুণ বেশি, আর রাবার বা কাচ হলো ইনসুলেটর যাদের রেজিস্টিভিটি বহু বিলিয়ন গুণ বেশি। তারের দৈর্ঘ্য দ্বিগুণ করলে রেজিস্ট্যান্স দ্বিগুণ হয়; প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল দ্বিগুণ করলে তা অর্ধেক হয় — এ কারণেই মোটা কেবল (বড় A) কম ক্ষতিতে উচ্চ কারেন্ট বহন করে। তাপমাত্রাও গুরুত্বপূর্ণ: বেশিরভাগ ধাতুর রেজিস্ট্যান্স গরম হলে বেড়ে যায়, এবং ঠিক এ কারণেই ওহমের সূত্র কেবল ধ্রুব তাপমাত্রায় কঠোরভাবে প্রযোজ্য।

রেজিস্ট্যান্সের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহ তাপ উৎপন্ন করে কারণ অপচয়িত শক্তি P = I²R। 0.5 Ω রেজিস্ট্যান্সের একটি কেবল 20 A কারেন্ট বহন করলে 0.5 × 20² = 200 ওয়াট তাপ উৎপন্ন করে, যা তার যদি তা অপচয় করতে না পারে তবে গুরুতর অগ্নি ঝুঁকি। ছোট আকারের কেবল লোডে গরম, খুব গরম বা এমনকি দীপ্তিমান হয়ে ওঠে। পরীক্ষাগুলো ওহমের সূত্র অনুসরণ করে: সাপ্লাই এবং লোডে ভোল্টেজ মাপুন — বড় পার্থক্য মানে অতিরিক্ত তারের রেজিস্ট্যান্স; 30 মিনিট পূর্ণ লোডের পরে কেবল স্পর্শ করে দেখুন; এবং পরিবাহীর আকার এমনভাবে নির্ধারণ করুন যেন চলমান কারেন্ট তারের অ্যাম্পাসিটি রেটিংয়ের নিচে থাকে। তাপই ঠিক কারণ ফিউজ ও ব্রেকার ট্রিপ করে: সেগুলোর আকার এমন যে কারেন্ট কখনো I²R তাপকে তারের সহনশীলতার বাইরে ঠেলে দিতে পারে না।

ওহমের সূত্রের সরল রূপ V = IR সরাসরি ডাইরেক্ট কারেন্টে (DC) এবং হিটার ও ইনক্যান্ডেসেন্ট বাল্বের মতো সম্পূর্ণ রেজিস্টিভ লোডের AC সার্কিটে প্রযোজ্য। কিন্তু মোটর, ট্রান্সফরমার ও ক্যাপাসিটরযুক্ত AC সার্কিটে রিয়্যাক্ট্যান্স থাকে — ভোল্টেজ ও কারেন্ট পর্যায়ক্রমে চলার সময় সঞ্চিত ও মুক্ত হওয়া শক্তি — তাই ভোল্টেজ ও কারেন্টের অনুপাত হয় ইম্পিড্যান্স Z, সাধারণ রেজিস্ট্যান্স নয়, এবং লেখা হয় V = IZ। রিয়্যাক্ট্যান্স ফ্রিকোয়েন্সির উপর নির্ভর করে, তাই ইন্ডাকটিভ বা ক্যাপাসিটিভ সার্কিটের কারেন্ট কেবল ওহমের সূত্র দিয়ে ভবিষ্যদ্বাণী করা যায় না। সেগুলোর জন্য প্রকৌশলীরা ফেজ কোণ ও পাওয়ার ফ্যাক্টরসহ ইম্পিড্যান্স ব্যবহার করেন, অন্যদিকে DC ইলেকট্রনিক্স, ব্যাটারি এবং সরল হিটিং সার্কিট সরাসরি ওহমের সূত্রের এলাকা থেকে যায়।