ความสัมพันธ์ที่เป็นหัวใจของทุกวงจร
Georg Ohm ตีพิมพ์ความสัมพันธ์นี้ในปี 1827 และยังคงเป็นสมการแรกที่ใครๆ ก็เรียนรู้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมและเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทาน เขียนเป็นสูตรได้ว่า V = I × R
V = I × R
I = V ÷ R
R = V ÷ I
เนื่องจากเป็นเพียงสมการเดียวที่จัดเรียงใหม่สามวิธี การรู้ว่าปริมาณสองในสามค่าใดๆ จะต้องปักหมุดค่าที่สามลงไปเสมอ แบตเตอรี่ 12 โวลต์ที่จ่ายกระแสผ่านตัวต้านทาน 6 โอห์มจะดึงพลังงานได้ 12 ۞ 6 = 2 แอมป์ นั่นคือการคำนวณทั้งหมด และเป็นเครื่องมือที่เครื่องมือนี้จะทำงานโดยอัตโนมัติตามค่าที่คุณขาดหายไป
นำพลังมาสู่ภาพ
กำลัง — ความเร็วของพลังงานที่ถูกแปลงเป็นความร้อนหรืองาน วัดเป็นวัตต์ — อยู่เคียงข้างกฎของโอห์มโดยที่ P = V × I แทนที่ด้วย V = I × R หรือ I = V / R แล้วคุณจะได้รูปแบบที่มีประโยชน์อีกสองรูปแบบ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องคิดเลขนี้จึงมีสามวิธีในการแก้หากำลัง ขึ้นอยู่กับค่าสองค่าที่คุณมีอยู่จริง
P = V × I
P = I² × R
P = V² ÷ R
ตัวอย่าง 12V, 2A เดียวกันนั้นดึง P = 12 × 2 = 24 วัตต์ ควรตรวจสอบพิกัดกำลังของส่วนประกอบเทียบกับตัวเลขนี้ก่อนที่จะเดินสายไฟ ตัวต้านทานที่ได้รับพิกัดน้อยกว่ากำลังที่จะกระจายออกไปจริงมีแนวโน้มที่จะร้อนเกินไปและล้มเหลว
ตัวอย่างการแก้ปัญหาที่ได้ผล
สมมติว่ามัลติมิเตอร์อ่านค่า 9V ผ่านตัวต้านทานที่ไม่รู้จัก และการอ่านค่ากระแสแยกจะแสดงกระแส 30 mA ที่ไหลผ่านตัวต้านทานนั้น การแปลง 30 mA เป็นแอมป์ (0.03 A) และการหาค่าความต้านทาน:
R = V ÷ I = 9 ÷ 0.03 = 300 Ω
นั่นเป็นตรรกะเดียวกับที่ใช้ในการตรวจสอบสุขภาพส่วนประกอบที่น่าสงสัย: วัดสองค่า คำนวณค่าที่สาม และเปรียบเทียบกับคะแนนหรือรหัสสีของชิ้นส่วนที่ระบุว่าควรจะเป็น การอ่านค่าเกินกว่าตัวเลขที่คาดหวังมักจะชี้ถึงการเชื่อมต่อที่ไม่ดี ส่วนประกอบที่ล้มเหลว หรือส่วนที่ไม่ถูกต้องในวงจร
ในกรณีที่เวอร์ชันธรรมดาหยุดใช้
กฎของโอห์มถือว่าความต้านทานคงที่ ซึ่งเป็นเรื่องจริงสำหรับตัวต้านทานธรรมดาในช่วงการทำงานปกติ แต่ไม่ใช่สำหรับทุกอย่าง ไดโอด ไฟ LED และทรานซิสเตอร์มีความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันไฟฟ้าที่พาดผ่าน ดังนั้น V = I × R จึงไม่อธิบายพฤติกรรมโดยตรง ความร้อนก็มีความสำคัญเช่นกัน ความต้านทานของสายไฟจะเพิ่มขึ้นในขณะที่อุ่นขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่ตัวต้านทานแบบคงที่ตัวเดียวกันสามารถดึงกระแสความเย็นที่แตกต่างกันเล็กน้อยเมื่อเทียบกับหลังจากใช้งานไประยะหนึ่งแล้ว และสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ความต้านทานเพียงอย่างเดียวไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุจะเพิ่มรีแอกแตนซ์ ซึ่งจำเป็นต้องมีการคำนวณอิมพีแดนซ์ที่เกินกว่าความสัมพันธ์ DC พื้นฐานนี้
การคำนวณทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง
สำหรับต้นทุนการทำงานของอุปกรณ์และจำนวนแอมแปร์จากวัตต์และแรงดันไฟฟ้าเครื่องคิดเลขไฟฟ้าครอบคลุมวงล้อแห่งสูตรเต็มรูปแบบ หากคุณระบุค่าตัวต้านทานเฉพาะจากแถบสี แทนที่จะระบุค่าที่วัดได้เครื่องคิดเลขรหัสสีตัวต้านทานถอดรหัสโดยตรงและเพื่อการเดินสายที่ยาวขึ้นเครื่องคิดเลขแรงดันไฟฟ้าตกคำนึงถึงความต้านทานของสายเคเบิลด้วย