Máy tính định luật Ohm — Điện áp, Dòng điện, Điện trở và Công suất
Chọn đại lượng điện cần tính, nhập hai giá trị còn lại và nhận ngay điện áp (V), dòng điện (I), điện trở (R) và công suất (P). Hỗ trợ miliampe, microampe, kilôôm, mêgaôm, miliwatt và kilowatt. Công thức được áp dụng hiển thị cùng mỗi kết quả.
Nhập hai giá trị đã biết để tính giá trị chưa biết.
Cách hoạt động
Định luật Ohm là gì?
Định luật Ohm phát biểu rằng điện áp giữa hai đầu của một vật dẫn tỉ lệ thuận với dòng điện chạy qua nó, với điều kiện nhiệt độ không đổi. Được nhà vật lý người Đức Georg Simon Ohm công thức hóa vào năm 1827, định luật được biểu diễn là V = I × R, trong đó V là điện áp tính bằng vôn (V), I là dòng điện tính bằng ampe (A), và R là điện trở tính bằng ôm (Ω). Ohm rút ra mối quan hệ này qua thí nghiệm với các dây dẫn có chiều dài và độ dày khác nhau, nhận thấy rằng khi điện trở tăng gấp đôi thì dòng điện giảm một nửa ở điện áp cố định.
Định luật Ohm áp dụng cho hầu hết các vật dẫn kim loại và nhiều vật liệu điện trở ở nhiệt độ không đổi — được gọi là vật liệu ôm. Các linh kiện không tuân theo định luật Ohm như đi-ốt, bóng bán dẫn và bóng đèn sợi đốt không có đặc tính V-I tuyến tính, vì vậy định luật Ohm chỉ là xấp xỉ đối với chúng. Trong thiết kế mạch điện, V = IR là phương trình được sử dụng nhiều nhất: xác định tiết diện dây dẫn, giá trị điện trở, độ sụt áp qua linh kiện và giới hạn hoạt động an toàn.
Công suất trong mạch điện
Công suất điện là tốc độ truyền hoặc tiêu thụ năng lượng, đo bằng watt (W). Ba công thức tương đương liên hệ công suất với các đại lượng điện cơ bản: P = V × I (công suất bằng điện áp nhân dòng điện), P = I² × R (hữu ích khi biết dòng điện và điện trở) và P = V² / R (hữu ích khi biết điện áp và điện trở). Cả ba đều được suy ra trực tiếp từ định luật Ohm và định nghĩa công suất.
Tiêu tán công suất có tầm quan trọng thực tế vì điện trở, dây dẫn và các linh kiện khác chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt. Mỗi điện trở có mức công suất định mức — thường là 0,125 W, 0,25 W, 0,5 W hoặc 1 W cho các loại cắm lỗ phổ thông — và vượt quá mức này sẽ khiến linh kiện quá nhiệt và hỏng. Ví dụ, điện trở 100 Ω trong mạch 5 V dẫn dòng I = 5/100 = 50 mA và tiêu tán P = 0,05² × 100 = 0,25 W, vì vậy điện trở một phần tư watt là lựa chọn an toàn tối thiểu. Luôn thêm biên độ an toàn ít nhất 50%.
Mạch nối tiếp và song song
Trong mạch nối tiếp, các điện trở được kết nối đầu cuối với nhau và cùng một dòng điện chạy qua tất cả. Điện trở tổng đơn giản là tổng: R_tổng = R1 + R2 + R3 + ... Điện áp phân bố trên mỗi điện trở theo tỉ lệ với điện trở của nó (V_n = I × R_n), đây là nguyên lý của mạch phân áp dùng để đặt điểm phân cực hoặc chia tỉ lệ tín hiệu cảm biến.
Trong mạch song song, các điện trở chia sẻ cùng một điện áp nhưng dòng điện phân chia giữa các nhánh. Điện trở tổng tuân theo quy tắc nghịch đảo: 1/R_tổng = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... Với hai điện trở, công thức rút gọn là R_tổng = (R1 × R2) / (R1 + R2). Kết hợp song song luôn tạo ra điện trở tổng thấp hơn điện trở đơn lẻ nhỏ nhất. Hiểu cả hai cấu hình giúp bạn thiết kế mạch cung cấp điện áp và dòng điện phù hợp cho mỗi linh kiện, xác định đúng cỡ cầu chì và dây dẫn, và khắc phục sự cố hiệu quả.
Câu hỏi thường gặp
›Định luật Ohm là gì theo cách đơn giản nhất?
Định luật Ohm nói rằng nếu bạn tăng điện áp đẩy điện qua dây, dòng điện chạy nhiều hơn — và nếu bạn tăng điện trở, dòng điện chạy ít hơn. Mối quan hệ chính xác là V = I × R: điện áp bằng dòng điện nhân điện trở. Biết bất kỳ hai trong ba đại lượng này cho phép bạn tính đại lượng thứ ba.
›Định luật Ohm sử dụng đơn vị nào?
Điện áp đo bằng vôn (V), dòng điện đo bằng ampe (A), và điện trở đo bằng ôm (Ω). Các đơn vị này được định nghĩa sao cho 1 V = 1 A × 1 Ω. Trong thực tế, người ta thường dùng miliampe (1 mA = 0,001 A) cho dòng điện nhỏ, kilôôm (1 kΩ = 1.000 Ω) cho điện trở lớn hơn, và mêgaôm (1 MΩ = 1.000.000 Ω) cho điện trở rất cao như trong mạch bảo vệ đầu vào.
›Cách tính điện áp bằng định luật Ohm là gì?
Nhân dòng điện (tính bằng ampe) với điện trở (tính bằng ôm): V = I × R. Ví dụ, nếu 2 A chạy qua điện trở 50 Ω, độ sụt áp qua nó là 2 × 50 = 100 V. Nếu dòng điện tính bằng miliampe, hãy đổi trước: 200 mA = 0,2 A, vì vậy V = 0,2 × 50 = 10 V.
›Cách tìm dòng điện khi biết điện áp và điện trở?
Biến đổi định luật Ohm thành I = V / R. Nếu bạn có pin 9 V nối với điện trở 470 Ω, dòng điện là 9 / 470 ≈ 0,0191 A, hay khoảng 19,1 mA. Đây là dòng điện chạy qua điện trở và xác định công suất nó tiêu tán.
›Mối quan hệ giữa công suất và định luật Ohm là gì?
Công suất (P) đo tốc độ tiêu thụ năng lượng, tính bằng watt. Nó kết nối với định luật Ohm qua ba công thức tương đương: P = V × I, P = I² × R và P = V² / R. Cả ba cho cùng kết quả; chọn công thức phù hợp với các đại lượng bạn đã biết. Với điện trở dẫn 0,1 A ở 10 V: P = 10 × 0,1 = 1 W.
›Định luật Ohm có áp dụng cho mạch điện xoay chiều không?
Định luật Ohm áp dụng cho điện trở thuần trong mạch xoay chiều giống như trong mạch một chiều. Tuy nhiên, mạch xoay chiều còn chứa tụ điện và cuộn cảm, đưa vào điện kháng (sức cản phụ thuộc tần số). Phần mở rộng cho xoay chiều dùng tổng trở (Z) thay cho điện trở đơn giản: V = I × Z, trong đó Z là số phức. Đối với công việc âm thanh, vô tuyến và điện tử công suất, cần tính toán tổng trở phức ngoài định luật Ohm cơ bản.
›Tại sao điện trở sinh ra nhiệt?
Khi dòng điện chạy qua điện trở, các electron va chạm với các nguyên tử vật liệu, truyền động năng dưới dạng nhiệt. Công suất tiêu tán dưới dạng nhiệt bằng P = I² × R — được gọi là nhiệt Joule. Dòng điện hoặc điện trở cao hơn có nghĩa là nhiệt nhiều hơn. Đó là lý do dây dẫn dòng cao dùng dây dày điện trở thấp, và điện trở có mức công suất định mức để tránh quá nhiệt.
›Điều gì xảy ra nếu vượt quá công suất định mức của điện trở?
Vượt quá công suất định mức khiến điện trở quá nhiệt. Khi quá tải vừa phải, giá trị có thể trôi dạt hoặc trở nên không đáng tin cậy. Khi quá tải nghiêm trọng, điện trở có thể tỏa khói, nứt vỡ hoặc bốc cháy. Luôn tính P = I² × R và chọn điện trở có công suất định mức ít nhất 1,5 đến 2 lần công suất dự kiến. Các mức định mức phổ biến là 0,1 W, 0,25 W, 0,5 W, 1 W và 2 W cho linh kiện cắm lỗ.
Công cụ liên quan
Cập nhật lần cuối: