Hukum Ohm dan Litar DC

Setiap litar yang anda bina -- daripada lampu suluh ringkas hingga pengecas telefon -- mematuhi peraturan asas yang sama yang menghubungkan tiga kuantiti: betapa kuatnya bateri menolak (voltan), berapa banyak cas mengalir akibatnya (arus), dan betapa kuatnya komponen di tengah jalan menentang aliran itu (rintangan). Hukum Ohm, V = IR, mengikat ketiga-tiganya dengan kadar darab yang cukup ringkas untuk meramal tingkah laku litar dengan tidak lebih daripada aritmetik, dan ia mendasari setiap teknik analisis litar yang lebih lanjut selepas itu, daripada rangkaian sesiri dan selari hingga litar AC yang digunakan dalam elektronik sebenar.

Voltan, arus, dan rintangan

Arus ialah kadar aliran cas. Rintangan menentang aliran itu. Bagi perintang ohm, menggandakan voltan menggandakan arus.

Gabungan sesiri dan selari

Perintang dalam sesiri ditambah terus. Dalam selari, songsang rintangan setara sama dengan jumlah songsang setiap cabang.

Hukum Ohm

Dalam satu litar, voltan ialah dorongan elektrik dan arus ialah aliran cas yang dihasilkannya. Hukum Ohm berkata arus melalui satu perintang berkadar dengan voltan merentasinya -- dan rintangan memberitahu anda betapa kuat perintang itu menentang aliran tersebut.

Formula

V = I · R

V — voltan (V): dorongan elektrik merentasi komponen
I — arus (A): aliran cas elektrik melalui komponen
R — rintangan (Ω): betapa kuat komponen menentang arus

Contoh penyelesaian

Satu bateri 9 V disambung merentasi perintang 3 Ω. Berapa banyak arus mengalir?

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

Uji diri anda

Bateri 9 V yang sama disambung kepada perintang lebih besar 9 Ω. Berapa arus mengalir sekarang?

3 A
Jawapan betul: 1 A
81 A

Betul! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A -- tiga kali rintangan, satu pertiga arus.

Di mana anda melihat ini

Lampu suluh meredup beransur ketika baterinya habis -- kurang voltan bermakna kurang dorongan, jadi kurang arus memacu mentol, dan cahaya lebih malap. butang peredup pada lampu ruang tamu ialah hukum yang sama dengan satu tombol: memutarnya menaikkan rintangan dalam litar, dan arus -- serta cahaya -- turun berkadar.

Kesilapan biasa

Kesilapan berterusan ialah memperlakukan V, I, dan R sebagai tiga tetapan bebas -- mereka bukan: bateri menetapkan voltan, komponen menetapkan rintangan, dan arus ialah akibatnya, I = V / R. Tukar perintang 3 Ω kepada 9 Ω merentasi bateri 9 V yang sama dan arus jatuh daripada 3 A kepada tepat 1 A -- tiga kali rintangan, satu pertiga arus. Kesilapan kedua ialah membayangkan arus menjadi lemah ketika ia mengelilingi gelung; arus ialah satu nilai tunggal yang ditetapkan oleh keseluruhan litar.

Bagaimana ia bersambung

Inilah kosa kata yang dituturkan keseluruhan modul litar -- voltan sebagai dorongan, arus sebagai aliran, rintangan sebagai tentangan -- dan setiap peraturan kemudian berkurang kepadanya. Hukum Kirchhoff, seterusnya, mengambil hubungan satu-perintang ini dan menerapkannya pada simpang dan gelung, supaya litar bercabang boleh diselesaikan dan bukannya sekadar dikagumi.