Jak určit proud v rezistoru?

Proud protékající rezistorem je důležitým ukazatelem v elektrických obvodech. Umožňuje měřit elektrický průtok rezistorem a určit jeho účinnost. V tomto článku se podíváme na to, jak určit proud přes odpor a jak provést výpočty, abyste získali přesné hodnoty.

Proud (I) je množství elektrického náboje přeneseného vodičem za jednotku času. Měří se v ampérech (A) a označuje se písmenem „I“. Síla proudu závisí na rozdílu potenciálů mezi dvěma body vodiče a odporu vodiče. V elektrickém obvodu s rezistorem je proud určen podle Ohmova zákona, který říká: „proud je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu“.

Vzorec použitý pro výpočet proudu přes rezistor je: I = U / R

Kde I je proud, U je napětí aplikované na rezistor a R je odpor rezistoru. Pro výpočet proudu přes odpor je důležité znát hodnoty napětí a odporu. Napětí lze měřit pomocí voltmetru a odpor rezistoru lze nalézt na jeho štítku nebo pomocí multimetru.

Nyní, když máme vzorec a potřebné údaje, můžeme vypočítat aktuální sílu. Zapojte hodnoty napětí a odporu do vzorce a proveďte výpočty. Výsledkem bude velikost proudu procházejícího rezistorem. Ujistěte se, že používáte správné měrné jednotky. Pokud jsou hodnoty původně uvedeny v miliampérech (mA) nebo kiloampérech (kA), převeďte je na ampéry (A), abyste získali správné výsledky

Princip stanovení síly proudu

Ohmův zákon stanoví úměrnost mezi proudem, napětím a odporem vodiče:

I = U/R, kde:

• I – proudová síla, měřená v ampérech (A);
• U — napětí, měřené ve voltech (V);
• R – odpor vodiče, měřený v ohmech (Ω).

Z tohoto vzorce můžeme vyjádřit požadovanou hodnotu:

U = I * R nebo R=U/I, kde U je známé napětí a R je známý odpor.

Chcete-li tedy určit proud protékající rezistorem, musíte znát jeho odpor a napětí a poté použít vhodný vzorec pro výpočet. Velikost proudu lze určit pomocí měřicího přístroje, jako je ampérmetr zapojený do série s rezistorem.

Určení proudu rezistorem

Proud protékající rezistorem je určen pomocí Ohmova zákona. Tento zákon stanoví přímou úměrnost mezi napětím na rezistoru a proudem, který jím protéká.

Podle Ohmova zákona se proud (I) rovná poměru napětí (U) na rezistoru k jeho odporu (R):

Tato rovnice umožňuje určit sílu proudu při známých hodnotách napětí a odporu rezistoru.

Pro měření proudu rezistorem můžete použít ampérmetr, který zapojíte do série s rezistorem. Ampérmetr měří proud, aniž by prováděl významné změny v obvodu.

Alternativní způsob, jak určit proud, je změřit napětí na rezistoru a znát jeho hodnotu. Když znáte tyto hodnoty, můžete použít Ohmův zákon pro výpočet aktuální síly.

Někdy se používá i metoda měření napětí na rezistoru pomocí voltmetru a měření odporu rezistoru pomocí ohmmetru. Po měření lze použít Ohmův zákon pro určení síly proudu.

Je důležité si uvědomit, že pro výpočet proudu přes rezistor potřebujete znát jeho odpor a napětí na něm. Tyto údaje lze získat pomocí měřicích přístrojů nebo výpočtových metod.

Metody výpočtu proudové síly

Proud protékající rezistorem lze vypočítat několika metodami. Podívejme se na ty hlavní:

1. Ohmův zákon

Proud přes odpor lze vypočítat pomocí Ohmova zákona. Podle tohoto zákona je proud (I) přímo úměrný napětí (U) aplikovanému na rezistor a nepřímo úměrný jeho odporu (R):

Kde I je proud v ampérech, U je napětí ve voltech, R je odpor v ohmech.

2. Kirchhoffův zákon

Kirchhoffův zákon pokrývá složitější elektrické obvody. Podle tohoto zákona se součet všech příchozích proudů v uzlu musí rovnat součtu všech odchozích proudů. Kirchhoffův zákon lze tedy použít k výpočtu proudu rezistorem ve složitých obvodech.

3. Použití odporového vzorce

Pro výpočet proudu v některých elektrických obvodech, když je znám pouze odpor rezistoru a napětí, můžete použít odporový vzorec:

Kde P je výkon spotřebovaný rezistorem (ve wattech), R je odpor v ohmech.

Existuje tedy několik metod pro výpočet proudu přes odpor: Ohmův zákon, Kirchhoffův zákon a použití odporového vzorce. Volba metody závisí na dostupných datech a složitosti elektrického obvodu.

Metoda 1: Použití Ohmova zákona

I = U/R

• I – proud v ampérech (A)
• U — napětí ve voltech (V)
• R — odpor v ohmech (Ω)

Chcete-li použít tento vzorec, musíte znát hodnoty napětí a odporu v elektrickém obvodu. Napětí lze měřit pomocí voltmetru a odpor lze určit pomocí ohmmetru.

Metoda 2: Vypočítejte proud z napětí a odporu

Dalším způsobem, jak určit velikost proudu protékajícího rezistorem, je měření napětí na rezistoru a jeho odporu. K tomu potřebujete znát Ohmův zákon, který souvisí s napětím, proudem a odporem.

Ohmův zákon říká, že proud přes odpor je přímo úměrný napětí na něm a nepřímo úměrný jeho odporu. Vzorec použitý pro výpočet proudu je následující:

I = U/R,

kde I – proudová síla v ampérech, U – napětí na rezistoru ve voltech, R — odpor odporu v ohmech.

Chcete-li určit proud, jednoduše vložte své známé hodnoty napětí a odporu do tohoto vzorce a proveďte výpočty.

Například, pokud jsou známy hodnoty napětí U = 12 V a odpor R = 4 Ohmy, bude síla proudu rovna:

I = 12 V / 4 Ohm = 3 A.

V tomto případě je tedy proud protékající rezistorem 3 ampéry.

Význam správného určení proudu

Proud lze určit různými způsoby, včetně použití ampérmetru, měření napětí a odporu rezistoru, použití Ohmova zákona nebo výpočtu pomocí vzorce P=IV. Bez ohledu na zvolenou metodu je pro dosažení přesných a spolehlivých výsledků důležité dodržovat několik zásad.

Zpočátku musíte správně připojit ampérmetr nebo jiné měřicí zařízení do obvodu s rezistorem. Nesprávné připojení může mít za následek nesprávné odečty nebo dokonce poškození měřiče. Kromě toho musí být všechna spojení bezpečná a musí poskytovat dobrý kontakt.

Dále byste měli vzít v úvahu vnitřní odpor měřicího zařízení, který může způsobit chybu v měření. To je zvláště důležité při použití analogových ampérmetrů, což je nízkoodporový odpor zapojený paralelně s měřeným odporem. Takový obvod může způsobit pokles síly proudu a zkreslit výsledky.

Pro dosažení přesných měření proudu je navíc nutné počítat s možnými změnami odporu rezistoru v závislosti na teplotě a dalších faktorech. To je zvláště důležité při práci s odpory s nízkým odporem.

Nakonec je třeba věnovat pozornost měrným jednotkám. Proud se obvykle měří v ampérech (A), ale v některých případech lze použít miliampéry (mA) nebo jiné jednotky. Při hlášení výsledků měření je důležité jasně uvést množství a jednotky.

Proto je správné určení proudu důležitým krokem k zajištění bezpečného a efektivního provozu elektrických obvodů. Dodržování zásad připojení měřicích zařízení, s přihlédnutím k vnitřnímu odporu a možným změnám odporu rezistoru, stejně jako jasné uvedení jednotek měření – to vše vám umožní získat přesné a spolehlivé výsledky měření proudu.

Vliv proudu na elektrický obvod

Velikost proudu procházejícího elektrickým obvodem má důležitý vliv na jeho činnost a výkon. Znalost proudu umožňuje určit mnoho parametrů obvodu a správně vypočítat elektrický odpor.

Síla proudu se měří v ampérech (A) a je kvantitativní charakteristikou pohybu elektrického náboje v obvodu. Určuje rychlost pohybu elektronů a energii, kterou předávají prostředí.

Síla proudu může mít různé hodnoty v závislosti na připojených prvcích a napětí v obvodu. Pro výpočet proudu v elektrickém obvodu se používá Ohmův zákon, který stanoví úměrnost mezi napětím a odporem:

Proud (I) = Napětí (U) / Odpor (R)

Pokud jsou tedy známy hodnoty napětí a odporu, lze určit proud protékající rezistorem. To vám umožní ovládat elektrické parametry obvodu a zabránit přetížení nebo poruchám.

Vliv proudu na elektrický obvod se projevuje v mnoha aspektech. Správné určení proudu umožňuje:

1. Monitorujte spotřebu energie okruhu a stanovte optimální provozní podmínky.
2. Odhadněte výkon vyrobený nebo spotřebovaný prvky obvodu.
3. Vypočítejte množství generovaného tepla v rezistorech a dalších prvcích obvodu.
4. Zabraňte přehřátí a poškození prvků obvodu.
5. Stanovit účinnost zdrojů energie a přenosu signálu.

Znalost intenzity proudu je proto nesmírně důležitá pro správné a bezpečné fungování elektrického obvodu. Výpočet proudu a odporu umožňuje určit optimální provozní parametry a předejít možným poruchám nebo poruchám.

Sériová a paralelní zapojení jsou velmi široce používána v elektronice a elektrotechnice a někdy jsou dokonce nezbytná pro správný chod konkrétní elektronické jednotky. A začněme možná těmi nejjednoduššími součástkami radioelektronických obvodů – vodiči.

Nejprve si připomeňme, co je to dirigent? Vodič je látka nebo jakýkoli materiál, který dokonale vede elektrický proud. Pokud jakýkoli vodič dokonale vede elektrický proud, pak má v každém případě určitý druh odporu. Odpor vodiče zjistíme pomocí vzorce:

ρ je měrný odpor, Ohm × m

R – odpor vodiče, Ohm

S – plocha průřezu, m 2

l – délka vodiče, m

Podrobněji jsem o tom psal zde.

V důsledku toho je každý vodič rezistorem s určitým odporem. To znamená, že takto lze nakreslit jakýkoli vodič.

Posledovatelnoe soedinenie provodnikov

Odpor při zapojení vodičů do série

Sériové spojení vodičů je, když k jednomu vodiči připojujeme další vodič a tak dále podél řetězce. Jedná se o sériové zapojení vodičů. Mohou být vzájemně propojeny, kolik chcete.

Jaký bude jejich celkový odpor? Ukazuje se, že vše je jednoduché. Bude se rovnat součtu všech odporů vodičů v tomto obvodu.

Ukazuje se, že to můžeme napsat

příklad

Máme 3 vodiče, které jsou zapojeny do série. Odpor prvního je 3 Ohmy, druhého 5 Ohm, třetího 2 Ohmy. Najděte jejich celkový odpor v obvodu.

rozhodnutí

To znamená, jak vidíte, jednoduše jsme nahradili řetězec 3 rezistorů jedním rezistorem R_AB .

ukázat na reálném příkladu pomocí multimetru
Video, které podrobně popisuje tato připojení:

Síla proudu díky sériovému zapojení vodičů

Co se stane, když na konce takového rezistoru přivedeme napětí? Okamžitě jí proteče elektrický proud, jehož síla bude vypočtena podle Ohmova zákona I=U/R.

Ukazuje se, že přes rezistor R_AB teče tedy určitý proud, rozložíme-li náš rezistor na složky R₁ , R₂ , R₃ , pak se ukáže, že jimi protéká stejný proud jako rezistorem R_AB .

Ukazuje se, že Když jsou vodiče zapojeny do série, proud, který protéká každým vodičem, je stejný. Tedy přes odpor R₁ teče stejný proud jako rezistorem R₂ a stejný proud protéká rezistorem R₃ .

Napětí při sériovém zapojení vodičů

Podívejme se znovu na obvod se třemi odpory

Jak již víme, v sériovém zapojení protéká každým rezistorem stejný proud. Ale co se stane s napětím na každém rezistoru a jak ho zjistit?

Ukazuje se, že vše je docela jednoduché. K tomu si musíte znovu vzpomenout na zákon strýčka Ohma a jednoduše vypočítat napětí na libovolném rezistoru. Pojďme to udělat.

Mějme obvod s těmito parametry.

Nyní víme, že síla proudu v takovém obvodu bude všude stejná. Jaká je ale jeho hodnota? Tady je šmrnc. Nejprve musíme tento řetězec převést do této podoby.

Ukazuje se, že v tomto případě R_AB =R₁ + R₂ + R₃ = 2+3+5=10 Ohm. Odtud již najdeme proudovou sílu podle Ohmova zákona I=U/R=10/10=1 Ampér.

Polovina práce je hotová. Nyní zbývá zjistit, jaké napětí klesá na každém rezistoru. To znamená, že musíme najít hodnoty U_R1 , NEBO_R2 , NEBO_R3 . Ale jak to udělat?

Ano, všechno je stejné, podle Ohmova zákona. Víme, že každým rezistorem prochází proud 1 Ampér, tuto hodnotu jsme již vypočítali. Ohmův zákon říká I=U/R, takže dostaneme U=IR.

Nyní začíná zábava. Pokud sečtete všechny poklesy napětí na rezistorech, můžete získat. napětí zdroje! To se rovná 10 voltům.

Máme nejjednodušší dělič napětí.

Závěr: součet úbytků napětí v sériovém zapojení se rovná napájecímu napětí.

Paralelní připojení vodičů

Paralelní zapojení vodičů vypadá takto.

No, myslím, že začneme odporem.

Odpor při paralelním zapojení vodičů

Označme svorky jako A a B

V tomto případě je celkový odpor R_AB budou nalezeny podle vzorce

Pokud máme jen dva paralelně zapojené vodiče

Pak v tomto případě můžete zjednodušit dlouhý, nepohodlný vzorec a bude mít následující podobu.

Napětí při paralelním zapojení vodičů

Tady si myslím, že není třeba nic dohadovat. Protože jsou všechny vodiče zapojeny paralelně, bude napětí pro všechny stejné.

Ukazuje se, že napětí na R1 bude stejné jako na R2, jako na R3 a na Rn

Síla proudu při paralelním připojení vodičů

Pokud je vše jasné s napětím, pak se silou proudu mohou být mírné potíže. Jak si pamatujete, při sériovém zapojení byl proud přes každý vodič stejný. Tady je to úplně naopak. Prostřednictvím každého vodiče poteče jeho vlastní proud. Jak to vypočítat? Budeme se muset znovu uchýlit k Ohmovu zákonu.

Abychom to měli jednodušší, podívejme se na celou věc na reálném příkladu. Na obrázku níže vidíme paralelní zapojení tří rezistorů připojených ke zdroji U.

Jak již víme, každý rezistor má stejné napětí U. Bude ale proud stejný jako v celém obvodu? Žádný. Proto musíme pro každý rezistor vypočítat jeho proudovou sílu pomocí Ohmova zákona I=U/R. Ve výsledku to dostáváme

Pokud bychom měli paralelně zapojené i rezistory, tak pro ně

V tomto případě bude proud v obvodu roven:

Úkol

Vypočítejte proud procházející každým rezistorem a proud v obvodu, pokud jsou známy hodnoty napájecího napětí a rezistoru.

rozhodnutí

Použijme výše uvedené vzorce.

Pokud bychom měli paralelně zapojené i rezistory, tak pro ně

Dále použijeme vzorec

najít proud, který protéká obvodem

2. způsob, jak najít I

Chcete-li najít R_společný musíme použít vzorec

Abyste se nemuseli starat o výpočty, existují online kalkulačky. Zde je jeden z nich – „kalkulačka rezistorů“. Už jsem vám vše spočítal. Paralelní zapojení 3 rezistorů s nominální hodnotou 2, 5 a 10 Ohmů se rovná 1,25 Ohmům, tedy R_společný = 1,25 ohmů.

I=U/R_společný = 10/1,25 = 8 ampér.

Paralelní zapojení rezistorů v elektronice se také nazývá dělič proudu, protože rezistory rozdělují proud mezi sebou.

No, tady je bonus pro vás: vysvětlení toho, co je sériové a paralelní připojení vodičů od nejlepšího učitele v Rusku.

Podrobné vysvětlení na videu:

Skvělá radioamatérská stavebnice na odkazu

Podobné články na téma „sériové a paralelní připojení“