Ohmin laki ja tasavirtapiirit
Jokainen rakentamasi piiri – yksinkertaisesta taskulampusta puhelimen laturiin – noudattaa samaa perussääntöä, joka yhdistää kolme suuretta: kuinka voimakkaasti paristo työntää (jännite), kuinka paljon varausta seurauksena virtaa (virta) ja kuinka voimakkaasti tiellä olevat komponentit vastustavat virtausta (resistanssi). Ohmin laki, V = IR, sitoo nämä yhteen verrannolla, joka on niin yksinkertainen, että piirin toiminnan voi ennustaa pelkällä laskutoimituksella, ja se on pohjana kaikille myöhemmille piirianalyysin menetelmille sarjaan ja rinnan kytketyistä verkoista aitoihin elektroniikkaan kuuluviin vaihtovirtapiireihin.
Jännite, virta ja resistanssi
Virta on varausvirran nopeus. Resistanssi vastustaa virtausta. Ohmiselle vastukselle jännitteen kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa virran.
Sarjaan ja rinnan kytkennät
Sarjassa olevat vastukset summautuvat suoraan. Rinnan kytkettyinä ekvivalentin resistanssin käänteisluku on haarojen käänteislukujen summa.
Ohmin laki
Piirissä jännite on sähköinen työntö ja virta on se varausvirta, jonka se tuottaa. Ohmin laki sanoo, että vastuksen läpi kulkeva virta on verrannollinen sen yli olevaan jännitteeseen – ja resistanssi kertoo, kuinka voimakkaasti vastus vastustaa tuota virtausta.
Kaava
V = I · R
- V — jännite (V): sähköinen työntö komponentin yli
- I — virta (A): sähkövarauksen virtaus komponentin läpi
- R — resistanssi (Ω): kuinka voimakkaasti komponentti vastustaa virtaa
Ratkaistu esimerkki
9 V paristo on kytketty 3 Ω vastuksen yli. Kuinka paljon virtaa kulkee?
- V = 9 V
- R = 3 Ω
- I = V / R
- I = 9 V / 3 Ω
I = 3 A
Testaa itseäsi
Sama 9 V paristo on kytketty suurempaan 9 Ω vastukseen. Kuinka paljon virtaa kulkee nyt?
- 3 A
- Oikea vastaus: 1 A
- 81 A
Oikein! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A – kolminkertainen resistanssi, kolmasosa virrasta.
Missä tätä näkee
Taskulamppu himmenee tasaisesti, kun sen paristo tyhjenee – vähemmän jännitettä tarkoittaa vähemmän työntöä, joten vähemmän virtaa ajaa lampun ja valo himmenee. Himmenninsäädin olohuoneen valossa on sama laki säätimellä: sen kääntäminen nostaa resistanssia piirissä, ja virta – ja hehku – laskevat sen mukaisesti.
Yleiset virheet
Pysyvä virhe on käsitellä V, I ja R kolmena itsenäisenä asetuksena – ne eivät ole: paristo määrää jännitteen, komponentti määrää resistanssin, ja virta on seuraus, I = V / R. Vaihda 3 Ω vastus arvoon 9 Ω saman 9 V pariston yli, ja virta putoaa arvosta 3 A täsmälleen arvoon 1 A – kolminkertainen resistanssi, kolmasosa virrasta. Toinen virhe on kuvitella virran heikkenevän kulkiessaan silmukan ympäri; virta on yksi yksittäinen arvo, jonka koko piiri määrää.
Miten tämä kytkeytyy
Tämä on sanasto, jolla koko virtapiirimoduuli puhuu – jännite työntönä, virta virtauksena, resistanssi vastustuksena – ja jokainen myöhempi sääntö pelkistyy siihen. Kirchhoffin lait, seuraavaksi, ottavat tämän yksivastussuhteen ja soveltavat sen solmukohtiin ja silmukkoihin, jotta haarautuneita piirejä voidaan ratkaista pelkän ihailemisen sijaan.