Закон Ома

Величины, применяемые при работе с электричеством. Законы Ома и Кирхгофа

Единицы измерения служат для количественного определения какой-либо физической величины. К примеру, покупая яблоки, вы измеряете их вес в килограммах. Аналогично мультиметр измеряет сопротивление элементов в омах, напряжение - в вольтах, а ток - в амперах.

Таблица 1

Физическая величина	Аббревиатура	Единицы измерения	Символ единиц	Компонент
Сопротивление	R	ом	Ом, Q.	Резистор
Емкость	С	фарад	Ф	Конденсатор
Индуктивность	L	генри	Гн	Катушка индуктивности
Напряжение	U (V или Е)	вольт	В
Ток	I	ампер	А
Мощность	Р	ватт	Вт
Частота	f	герц	Гц

В реальных условиях используют краткую запись величин. Например, ток 5 миллиампер можно записать в виде 5 мА, а частоту 4 мегагерца — как 4 МГц.

Кроме того, так же, как при измерении яблок удобнее всего пользоваться килограммами, а при строительстве загородного офиса большой компании вес стальных конструкций определенно будут измерять не иначе как в тоннах, в электронике тоже существуют такие физические величины, для измерения которых пользуются большими числами, и такие, которые измеряются малыми. Это значит, что чаще всего вам придется иметь дело с одним и тем же набором приставок для каждой физической величины. Ниже приведены такие комбинации величин и единиц их измерения.

· Ток: пА, нА, мкА, мА, А, КА, МА.

· Индуктивность: нГн, мкГн, мГн, Гн.

· Емкость: пФ, нФ, мкФ, мФ, Ф.

· Напряжение: мкВ, мВ, В, кВ.

· Сопротивление: Ом, кОм, Мом, ТОм.

· Частота: Гц, кГц, МГц, ГГц

Итак, давайте предположим, что вы собрали свою первую схему. Вы знаете величину тока, которую компонент схемы может выдержать, не выходя из строя, и напряжение, выдаваемое источником питания. Нужно рассчитать сопротивление, которое не позволит току в цепи превысить пороговое значение.

В начале 1800-х годов Георг Ом опубликовал уравнение, названное впоследствии законом Ома, которое позволяет выполнить такой расчет. Закон Ома гласит: напряжение равняется произведению тока на сопротивление, или (в стандартной математической записи): U = I*R, или:

Можно рассчитать сопротивление при известных токе и напряжении, переставив члены того же уравнения:

.

Итак, пока вроде бы все ясно. Теперь давайте попробуем проверить наши знания на практике: пусть есть схема, питающаяся от 12-вольтовой батареи, и электрическая лампа (скажем, большой фонарик). Перед установкой лампочки в фонарик вы измерили ее сопротивление мультиметром и нашли, что оно равно 9 Ом. Сопротивление проводов измерить не удалось, оно очень мало. Вот формула для расчета электрического тока по закону Ома:

I=U/R=12 Вольт/9 Ом=1,3 А

Если вы обнаружили, что лампочка светит чересчур уж ярко, ее можно изменить, уменьшив ток, т.е. просто добавив в схему резистор. Изначально мы имели сопротивление схемы 9 Ом; добавив 5-омный резистор в схему, мы повысим ее сопротивление до 14 Ом. В этом случае ток будет равен:

I=U/R=12 Вольт/14 Ом=0.9 А

Георг Ом также нашел выражение для мощности, вычисляемое при известных напряжении и токе:

Р = U * I; или Мощность = напряжение * ток.

Простейшее преобразование формулы для мощности, используя школьные знания: поскольку U = I * R, можно подставить это выражение в формулу для мощности, получив

P = I² * R; или Мощность = квадрат тока * сопротивление.

Вы также можете использовать алгебраические преобразования, чтобы самостоятельно прикинуть, как можно рассчитать сопротивление, напряжение или ток, зная мощность и любой другой из этих же параметров.