Калькулятор закона Ома — напряжение, ток, сопротивление и мощность

Выберите электрическую величину для расчёта, введите два других значения и мгновенно получите напряжение (V), ток (I), сопротивление (R) и мощность (P). Поддерживаются миллиамперы, микроамперы, килоомы, мегаомы, милливатты и киловатты. Использованная формула отображается вместе с каждым результатом.

Рассчитать

Ток (I)

Сопротивление (R)

Введите два известных значения для вычисления неизвестного.

Как это работает

Что такое закон Ома?

Закон Ома гласит, что напряжение на концах проводника прямо пропорционально протекающему через него току при условии постоянства температуры. Сформулированный немецким физиком Георгом Симоном Омом в 1827 году, он записывается как V = I × R, где V — напряжение в вольтах (В), I — ток в амперах (А), R — сопротивление в омах (Ом). Ом вывел это соотношение, проводя опыты с проводниками различной длины и толщины, и заметил, что при постоянном напряжении удвоение сопротивления вдвое уменьшает ток.

Закон Ома применим к большинству металлических проводников и многим резистивным материалам при постоянной температуре — их называют омическими материалами. Неомические устройства, такие как диоды, транзисторы и лампы накаливания, не имеют линейной вольт-амперной характеристики, поэтому для них закон Ома является лишь приближением. В схемотехнике V = IR — наиболее используемое уравнение: с его помощью определяют сечение проводников, номиналы резисторов, падение напряжения на компонентах и безопасные рабочие пределы.

Мощность в электрических цепях

Электрическая мощность — это скорость передачи или потребления энергии, измеряемая в ваттах (Вт). Три эквивалентные формулы связывают мощность с основными электрическими величинами: P = V × I (мощность равна произведению напряжения и тока), P = I² × R (удобно, когда известны ток и сопротивление) и P = V² / R (удобно, когда известны напряжение и сопротивление). Все три выводятся непосредственно из закона Ома и определения мощности.

Рассеивание мощности имеет практическое значение, поскольку резисторы, провода и другие компоненты преобразуют электрическую энергию в тепло. Каждый резистор имеет номинальную мощность — обычно 0,125 Вт, 0,25 Вт, 0,5 Вт или 1 Вт для стандартных выводных типов — и превышение этого номинала приводит к перегреву и выходу компонента из строя. Например, резистор 100 Ом в цепи 5 В пропускает ток I = 5/100 = 50 мА и рассеивает P = 0,05² × 100 = 0,25 Вт, поэтому резистор четверть ватта является минимально безопасным выбором. Всегда закладывайте запас прочности не менее 50%.

Последовательные и параллельные цепи

В последовательной цепи резисторы соединены один за другим и через все них протекает одинаковый ток. Общее сопротивление — просто сумма: R_общ = R1 + R2 + R3 + ... Напряжение делится между резисторами пропорционально их сопротивлению (V_n = I × R_n) — это принцип делителей напряжения, используемых для установки рабочих точек или масштабирования выходных сигналов датчиков.

В параллельной цепи резисторы разделяют одно напряжение, но ток распределяется по ветвям. Общее сопротивление вычисляется по формуле обратных величин: 1/R_общ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... Для двух резисторов используют сокращённую формулу R_общ = (R1 × R2) / (R1 + R2). Параллельное соединение всегда даёт общее сопротивление меньше наименьшего отдельного резистора. Понимание обеих конфигураций позволяет проектировать цепи с нужными напряжением и током для каждого компонента, правильно подбирать предохранители и провода, а также эффективно устранять неисправности.

Частые вопросы

›Что такое закон Ома простыми словами?

Закон Ома говорит: если увеличить напряжение, толкающее электричество через провод, ток возрастёт — а если увеличить сопротивление, ток уменьшится. Точная зависимость: V = I × R, то есть напряжение равно произведению тока на сопротивление. Зная любые два из этих трёх значений, можно вычислить третье.

›Какие единицы используются в законе Ома?

Напряжение измеряется в вольтах (В), ток — в амперах (А), сопротивление — в омах (Ом). Единицы определены так, что 1 В = 1 А × 1 Ом. На практике часто используют миллиамперы (1 мА = 0,001 А) для малых токов, килоомы (1 кОм = 1 000 Ом) для бо́льших сопротивлений и мегаомы (1 МОм = 1 000 000 Ом) для очень высоких сопротивлений, например во входных защитных цепях.

›Как рассчитать напряжение с помощью закона Ома?

Умножьте ток (в амперах) на сопротивление (в омах): V = I × R. Например, если через резистор 50 Ом протекает ток 2 А, падение напряжения на нём равно 2 × 50 = 100 В. Если ток указан в миллиамперах, сначала переведите: 200 мА = 0,2 А, тогда V = 0,2 × 50 = 10 В.

›Как найти ток, зная напряжение и сопротивление?

Преобразуйте закон Ома: I = V / R. При подключении батареи 9 В к резистору 470 Ом ток составит 9 / 470 ≈ 0,0191 А, то есть около 19,1 мА. Именно этот ток протекает через резистор и определяет рассеиваемую им мощность.

›Как связаны мощность и закон Ома?

Мощность (P) характеризует скорость потребления энергии в ваттах. Она связана с законом Ома тремя эквивалентными формулами: P = V × I, P = I² × R и P = V² / R. Все три дают одинаковый результат; выбирайте ту, для которой известны нужные величины. Для резистора, через который при 10 В течёт ток 0,1 А: P = 10 × 0,1 = 1 Вт.

›Применим ли закон Ома к цепям переменного тока?

Закон Ома применяется к чистым резисторам в цепях переменного тока так же, как и в цепях постоянного тока. Однако цепи переменного тока содержат также конденсаторы и катушки индуктивности, вносящие реактивное сопротивление (зависимое от частоты). В обобщённом виде для переменного тока используется импеданс (Z) вместо обычного сопротивления: V = I × Z, где Z — комплексное число. Для работы с аудио, радио и силовой электроникой необходим расчёт комплексного импеданса, выходящий за рамки базового закона Ома.

›Почему сопротивление выделяет тепло?

Когда ток протекает через резистор, электроны сталкиваются с атомами материала и передают им кинетическую энергию в виде тепла. Рассеиваемая в виде тепла мощность равна P = I² × R — это называется нагревом Джоуля. Больший ток или большее сопротивление означают больше тепла. Именно поэтому в высокоточных цепях применяют толстые низкоомные проводники, а резисторы имеют номинальную мощность для предотвращения перегрева.

›Что произойдёт, если превысить номинальную мощность резистора?

Превышение номинальной мощности ведёт к перегреву резистора. При умеренной перегрузке его номинал может уйти или надёжность снизится. При сильной перегрузке резистор может задымиться, треснуть или загореться. Всегда рассчитывайте P = I² × R и выбирайте резистор с номинальной мощностью не менее чем в 1,5–2 раза превышающей ожидаемую. Стандартные номиналы выводных компонентов: 0,1 Вт, 0,25 Вт, 0,5 Вт, 1 Вт и 2 Вт.