Закон Ома

Введіть дані в поля вводу, відрегулюйте параметри відповідно до вашої ситуації та миттєво перегляньте результати. Калькулятор повністю працює у вашому браузері.

Так, повністю безкоштовний без реєстрації, завантажень або оплати. Calculora надає всі інструменти безкоштовно.

Так, всі розрахунки виконуються локально у вашому браузері. Жодні дані не передаються і не зберігаються на серверах.

Калькулятор Закону Ома використовує перевірені математичні формули для точних результатів. Для важливих рішень рекомендуємо також проконсультуватися з фахівцем.

Світлодіод — це не резистор: він має приблизно фіксоване пряме падіння напруги (близько 2 V для червоного, 3 V для синього/білого) і потребує обмеження струму, інакше перегорить. Значення послідовного резистора визначається формулою R = (Vsupply − Vled) / I. Для джерела на 12 V, світлодіода на 2 V і цільового струму 20 mA (0,02 A): R = (12 − 2) / 0,02 = 500 Ω. Використовуйте найближче стандартне значення, зазвичай 470 Ω або 560 Ω. Перевірте також потужність резистора: він має розсіювати I²R = 0,02² × 470 ≈ 0,19 W, тому чвертьватний резистор підходить, але якщо ви живите світлодіод сильніше або від вищої напруги, оберіть елемент на 0,5 W або 1 W.

Кожен провідник має опір, і за законом Ома цей опір перетворює струм на втрачену напругу: V = I × R. Опір дроту невеликий (типовий метр домашнього дроту має опір менше сотої частки ома), але на довгих ділянках він накопичується. Лінія із загальним опором 0,5 Ω, що несе струм 10 A, втрачає 5 V, тому джерело на 12 V досягає навантаження лише з напругою 7 V. Стандарти електропроводки зазвичай допускають падіння напруги не більше ніж 3–5%. Кабелі недостатнього перерізу спричиняють тьмяне світло, слабкі двигуни та втрати енергії у вигляді тепла, тому калькулятор падіння напруги та правильні таблиці вибору перерізу є стандартними інструментами для кожного монтажу.

За послідовного з'єднання опори додаються: два резистори по 10 Ω дають 20 Ω, тому джерело на 12 V забезпечує струм I = V/R = 12/20 = 0,6 A, а напруга ділиться порівну (по 6 V на кожному, оскільки струм через обидва однаковий). За паралельного з'єднання сумарний опір менший, ніж кожен окремо: два резистори по 10 Ω дають R = 10/2 = 5 Ω, тому ті самі 12 V забезпечують струм 12/5 = 2,4 A, і кожен резистор несе 1,2 A. Загальні правила такі: R(total) = R₁ + R₂ для послідовного з'єднання та 1/R(total) = 1/R₁ + 1/R₂ для паралельного. Послідовне з'єднання ділить напругу, паралельне — струм: саме це обчислюють секції послідовного та паралельного з'єднання цього калькулятора.

Небезпека походить від струму, а не від напруги, і закон Ома визначає струм: I = V/R, де R — опір людського тіла. Сухе тіло має приблизно 100 000 Ω, тому контакт із напругою 230 V дає близько 2,3 mA — легке поколювання, яке відчували багато людей. Волога шкіра знижує опір приблизно до 1 000 Ω, і ті самі 230 V тоді проштовхують 230 mA — значно більше, ніж приблизно 30 mA, здатних викликати фібриляцію шлуночків, і 50 mA, здатних зупинити дихання. Саме тому у ванних кімнатах і кухнях використовують пристрої захисного відключення (ПЗВ), які спрацьовують за струму 30 mA або менше, а електророботи виконують сухими руками та ізольованим інструментом.

Мультиметр застосовує закон Ома в трьох різних режимах. Для вимірювання напруги під'єднайте прилад паралельно до компонента, поки коло під напругою, — напруга завжди вимірюється між двома точками. Для вимірювання струму мультиметр потрібно ввімкнути послідовно, щоб струм фактично протікав через нього, і починати з найбільшої межі вимірювання, оскільки мультиметр, під'єднаний до кола під напругою в неправильному режимі, діє як коротке замикання. Для вимірювання опору компонент потрібно від'єднати від живлення та, в ідеалі, вилучити з кола, тому що прилад подає власну тестову напругу, щоб виміряти R = V/I. Ніколи не вимірюйте опір у колі під напругою і завжди повертайте щупи в положення вимірювання напруги після вимірювань струму.

Опір визначається матеріалом і геометрією: R = ρL/A, де ρ — питомий опір матеріалу, L — довжина, а A — площа поперечного перерізу. Мідь має питомий опір близько 1,7 × 10⁻⁸ Ω·m, що робить її чудовим провідником, тоді як ніхром (використовується в нагрівачах) має опір приблизно в 60 разів більший, а гума та скло є ізоляторами з питомим опором у мільярди разів більшим. Подвоєння довжини дроту подвоює його опір; подвоєння площі поперечного перерізу зменшує його вдвічі — саме тому товсті кабелі (велике A) проводять великі струми з малими втратами. Температура також має значення: опір більшості металів зростає під час нагрівання, і саме тому закон Ома суворо діє лише за постійної температури.

Струм через опір виділяє тепло, оскільки розсіювана потужність дорівнює P = I²R. Кабель з опором 0,5 Ω, що несе струм 20 A, виділяє 0,5 × 20² = 200 W тепла — це серйозна пожежна небезпека, якщо дріт не може його відвести. Кабелі недостатнього перерізу під навантаженням стають теплими, гарячими або навіть розжареними. Перевірки випливають із закону Ома: виміряйте напругу на джерелі та на навантаженні — велика різниця означає надмірний опір дроту; помацайте кабель після 30 хвилин повного навантаження; і оберіть переріз так, щоб робочий струм залишався нижчим за допустиму силу струму (ampacity) дроту. Нагрівання — саме та причина, з якої спрацьовують запобіжники та автоматичні вимикачі: вони розраховані так, щоб струм ніколи не міг довести тепло I²R до межі, яку витримує проводка.