คำนวณกฎโอห์ม — แรงดัน กระแส ความต้านทาน
เลือกปริมาณไฟฟ้าที่ต้องการคำนวณ ใส่ค่าอีกสองค่า แล้วรับแรงดัน (V) กระแส (I) ความต้านทาน (R) และกำลัง (P) ทันที รองรับมิลลิแอมแปร์ ไมโครแอมแปร์ กิโลโอห์ม เมกะโอห์ม มิลลิวัตต์ และกิโลวัตต์ สูตรที่ใช้แสดงพร้อมกับทุกผลลัพธ์
ใส่ค่าที่ทราบสองค่าเพื่อคำนวณค่าที่ไม่ทราบ
วิธีการทำงาน
กฎของโอห์มคืออะไร?
กฎของโอห์มระบุว่าแรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวนำแปรผันตรงกับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน โดยที่อุณหภูมิคงที่ กำหนดโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Georg Simon Ohm ในปี 1827 สามารถแสดงเป็น V = I × R โดยที่ V คือแรงดันเป็นโวลต์ I คือกระแสเป็นแอมแปร์ และ R คือความต้านทานเป็นโอห์ม โอห์มได้ค้นพบความสัมพันธ์นี้จากการทดลองกับลวดที่มีความยาวและความหนาต่างกัน พบว่าเมื่อความต้านทานเพิ่มเป็นสองเท่า กระแสจะลดลงครึ่งหนึ่งที่แรงดันคงที่
กฎของโอห์มใช้ได้กับตัวนำโลหะส่วนใหญ่และวัสดุที่มีความต้านทานหลายชนิดที่อุณหภูมิคงที่ เรียกว่าวัสดุโอห์มิก อุปกรณ์ที่ไม่เป็นโอห์มิก เช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ และหลอดไส้ ไม่ได้ปฏิบัติตามความสัมพันธ์ V-I เชิงเส้น จึงเป็นเพียงค่าประมาณสำหรับอุปกรณ์เหล่านั้น ในการออกแบบวงจร V = IR คือสมการที่ใช้บ่อยที่สุด ใช้กำหนดขนาดสาย ค่าตัวต้านทาน แรงดันตกคร่อมชิ้นส่วน และขีดจำกัดการทำงานที่ปลอดภัย
กำลังในวงจรไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้าคืออัตราการถ่ายโอนหรือบริโภคพลังงาน วัดเป็นวัตต์ (W) มีสูตรสามสูตรที่เทียบเท่ากันเชื่อมโยงกำลังกับปริมาณไฟฟ้าพื้นฐาน ได้แก่ P = V × I (กำลังเท่ากับแรงดันคูณกระแส) P = I² × R (มีประโยชน์เมื่อทราบกระแสและความต้านทาน) และ P = V² / R (มีประโยชน์เมื่อทราบแรงดันและความต้านทาน) ทั้งสามสูตรได้มาจากกฎของโอห์มและนิยามของกำลังโดยตรง
การสูญเสียกำลังมีความสำคัญในทางปฏิบัติ เพราะตัวต้านทาน สายไฟ และชิ้นส่วนอื่นๆ แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อน ตัวต้านทานทุกตัวมีพิกัดกำลัง โดยปกติ 0.125 W, 0.25 W, 0.5 W หรือ 1 W สำหรับแบบเสียบรูทั่วไป การเกินพิกัดนี้ทำให้ชิ้นส่วนร้อนเกินและเสียหาย ตัวอย่างเช่น ตัวต้านทาน 100 Ω ในวงจร 5 V มีกระแส I = 5/100 = 50 mA และสูญเสียกำลัง P = 0.05² × 100 = 0.25 W ดังนั้นตัวต้านทานพิกัดหนึ่งในสี่วัตต์คือตัวเลือกที่ปลอดภัยขั้นต่ำ ควรเพิ่มระยะห่างด้านความปลอดภัยอย่างน้อย 50% เสมอ
วงจรอนุกรมและวงจรขนาน
ในวงจรอนุกรม ตัวต้านทานเชื่อมต่อปลายต่อปลาย กระแสเดียวกันไหลผ่านทุกตัว ความต้านทานรวมคือผลรวม R_total = R1 + R2 + R3 + ... แรงดันแบ่งสรรระหว่างตัวต้านทานแต่ละตัวตามสัดส่วนความต้านทาน (V_n = I × R_n) ซึ่งเป็นหลักการของวงจรแบ่งแรงดันที่ใช้กำหนดจุดไบแอสหรือปรับสเกลสัญญาณเซนเซอร์
ในวงจรขนาน ตัวต้านทานแบ่งปันแรงดันเดียวกัน แต่กระแสแยกออกระหว่างกิ่ง ความต้านทานรวมตามกฎส่วนกลับ 1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... สำหรับตัวต้านทานสองตัว R_total = (R1 × R2) / (R1 + R2) การรวมกันแบบขนานให้ความต้านทานรวมน้อยกว่าตัวต้านทานตัวเล็กที่สุดเสมอ การเข้าใจทั้งสองการกำหนดค่าช่วยให้คุณออกแบบวงจรที่ส่งแรงดันและกระแสที่เหมาะสมให้แต่ละชิ้นส่วน กำหนดขนาดฟิวส์และสายไฟอย่างถูกต้อง และแก้ไขข้อบกพร่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ
คำถามที่พบบ่อย
›กฎของโอห์มคืออะไรอธิบายง่ายๆ?
กฎของโอห์มบอกว่าหากเพิ่มแรงดันที่ดันกระแสผ่านสายไฟ กระแสจะไหลมากขึ้น และหากเพิ่มความต้านทาน กระแสจะไหลน้อยลง ความสัมพันธ์ที่แน่นอนคือ V = I × R: แรงดัน = กระแส × ความต้านทาน รู้สองค่าในสามค่านี้ก็คำนวณค่าที่สามได้
›หน่วยที่ใช้ในกฎของโอห์มคืออะไร?
แรงดันวัดเป็นโวลต์ (V) กระแสวัดเป็นแอมแปร์ (A) และความต้านทานวัดเป็นโอห์ม (Ω) หน่วยเหล่านี้นิยามให้ 1 V = 1 A × 1 Ω ในทางปฏิบัติมักใช้มิลลิแอมแปร์ (1 mA = 0.001 A) สำหรับกระแสขนาดเล็ก กิโลโอห์ม (1 kΩ = 1,000 Ω) สำหรับความต้านทานขนาดใหญ่ และเมกะโอห์ม (1 MΩ = 1,000,000 Ω) สำหรับความต้านทานสูงมากเช่นในวงจรป้องกันอินพุต
›วิธีคำนวณแรงดันโดยใช้กฎของโอห์มคืออย่างไร?
คูณกระแส (เป็นแอมแปร์) ด้วยความต้านทาน (เป็นโอห์ม): V = I × R ตัวอย่างเช่น ถ้า 2 A ไหลผ่านตัวต้านทาน 50 Ω แรงดันตกคร่อมคือ 2 × 50 = 100 V หากกระแสเป็นมิลลิแอมแปร์ให้แปลงก่อน: 200 mA = 0.2 A ดังนั้น V = 0.2 × 50 = 10 V
›วิธีหากระแสเมื่อทราบแรงดันและความต้านทานคืออะไร?
จัดรูปกฎของโอห์มเป็น I = V / R ถ้าแบตเตอรี่ 9 V ต่อกับตัวต้านทาน 470 Ω กระแสคือ 9 / 470 ≈ 0.0191 A หรือประมาณ 19.1 mA นี่คือกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานและกำหนดกำลังที่สูญเสียไป
›ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังและกฎของโอห์มคืออะไร?
กำลัง (P) วัดความเร็วในการบริโภคพลังงานเป็นวัตต์ เชื่อมโยงกับกฎของโอห์มผ่านสูตรสามสูตรที่เทียบเท่ากัน: P = V × I, P = I² × R และ P = V² / R ทั้งสามให้คำตอบเดียวกัน เลือกสูตรที่ตรงกับปริมาณที่ทราบ สำหรับตัวต้านทานที่มีกระแส 0.1 A ที่ 10 V: P = 10 × 0.1 = 1 W
›กฎของโอห์มใช้ได้กับวงจรกระแสสลับหรือไม่?
กฎของโอห์มใช้ได้กับตัวต้านทานล้วนในวงจรกระแสสลับเช่นเดียวกับในวงจรกระแสตรง อย่างไรก็ตามวงจรกระแสสลับยังมีตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำซึ่งทำให้เกิดรีแอคแตนซ์ (การต้านกระแสขึ้นอยู่กับความถี่) การนำไปใช้กับกระแสสลับจะใช้อิมพีแดนซ์ (Z) แทนความต้านทานธรรมดา: V = I × Z โดย Z เป็นจำนวนเชิงซ้อน สำหรับงานด้านเสียง วิทยุ และอิเล็กทรอนิกส์กำลัง จำเป็นต้องคำนวณอิมพีแดนซ์เชิงซ้อนที่เกินกว่ากฎของโอห์มพื้นฐาน
›ทำไมความต้านทานถึงทำให้เกิดความร้อน?
เมื่อกระแสไหลผ่านตัวต้านทาน อิเล็กตรอนชนกับอะตอมของวัสดุและถ่ายโอนพลังงานจลน์ในรูปของความร้อน กำลังที่สูญเสียในรูปความร้อนเท่ากับ P = I² × R เรียกว่าความร้อนจูล กระแสหรือความต้านทานที่สูงขึ้นหมายถึงความร้อนมากขึ้น นั่นคือเหตุผลที่สายกระแสสูงใช้ตัวนำหนาที่มีความต้านทานต่ำ และตัวต้านทานมีพิกัดกำลังเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกิน
›จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเกินพิกัดกำลังของตัวต้านทาน?
การเกินพิกัดกำลังทำให้ตัวต้านทานร้อนเกิน หากโหลดเกินเล็กน้อยค่าอาจเปลี่ยนหรือไม่น่าเชื่อถือ หากโหลดเกินอย่างรุนแรงตัวต้านทานอาจมีควัน แตกร้าว หรือเกิดไฟไหม้ คำนวณ P = I² × R เสมอและเลือกตัวต้านทานที่มีพิกัดกำลังอย่างน้อย 1.5 ถึง 2 เท่าของกำลังที่คาดไว้ พิกัดทั่วไปคือ 0.1 W, 0.25 W, 0.5 W, 1 W และ 2 W สำหรับชิ้นส่วนแบบเสียบรู
เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง
อัปเดตล่าสุด: