Рассчитать напряжение, ток и сопротивление

Этот инструмент позволяет мгновенно вычислить основные электрические величины: напряжение, силу тока, сопротивление и мощность. Материал полезен электрикам, инженерам и студентам для решения задач по физике или проектирования схем. Вы получите точные значения на основе закона Ома.

Обновлено:

Содержание статьи
Введите известные параметры (любые два)

Заполните ровно два поля, чтобы найти остальные значения.


Напряжение сети или источника питания.

Для миллиампер разделите на 1000 (20 мА = 0.02 А).

Сопротивление нагрузки или резистора.

Потребляемая или выделяемая мощность.

Понимание взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением — это фундамент любой работы с электричеством, от ремонта розетки до проектирования сложной электроники. Эти параметры неразрывно связаны законом Ома, который позволяет рассчитать неизвестную величину, зная две другие. На этой странице вы найдете подробное руководство, формулы и примеры расчетов.

Основные понятия и обозначения

Прежде чем приступать к вычислениям, важно четко понимать терминологию и единицы измерения, принятые в Международной системе единиц (СИ).

Закон Ома: Главная формула

Для участка цепи постоянного тока закон Ома звучит так: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Математическая запись:

$$I = \frac{U}{R}$$

Где:

«Треугольник Ома»

Для легкого запоминания часто используют визуальный треугольник. На вершине находится U, а внизу — I и R.

Как провести расчет

В зависимости от того, какие параметры вам известны, выберите соответствующий метод расчета.

1. Как рассчитать напряжение (U)

Если вам известны сила тока, протекающего через компонент, и его сопротивление, напряжение вычисляется перемножением этих величин.

Формула:

$$U = I \times R$$

Применение: Используется для оценки падения напряжения на проводах или резисторах.

2. Как рассчитать силу тока (I)

Если известно поданное напряжение и сопротивление нагрузки.

Формула:

$$I = \frac{U}{R}$$

Применение: Позволяет узнать, какой ток потребляет прибор, чтобы подобрать правильное сечение провода или номинал предохранителя.

3. Как рассчитать сопротивление (R)

Если вы измерили напряжение на концах проводника и ток, проходящий через него.

Формула:

$$R = \frac{U}{I}$$

Применение: Используется для диагностики состояния цепей или подбора гасящих резисторов.

4. Расчет электрической мощности (P)

Хотя мощность не входит в базовый закон Ома, она критически важна для выбора компонентов (чтобы они не сгорели).

Основные формулы мощности:

Практические примеры решения задач

Теория лучше усваивается на практике. Рассмотрим три типичных сценария.

Пример 1: Выбор предохранителя для автомобильной лампы

Дано: В автомобиле (напряжение сети 12 В) устанавливается дополнительная фара мощностью 55 Вт. Задача: Рассчитать ток, чтобы выбрать предохранитель.

Решение: Используем формулу связи тока и мощности: $I = P / U$.

$$I = 55 / 12 \approx 4.58 \text{ А}$$

Вывод: Ток составляет около 4.6 Ампер. Ближайший стандартный номинал предохранителя — 5 А или 7.5 А (для запаса).

Пример 2: Расчет резистора для светодиода

Дано: Источник питания 9 В. Светодиод требует 2 В и 20 мА (0.02 А) для работы, иначе он сгорит. Задача: Рассчитать сопротивление ограничивающего резистора.

Решение:

  1. Вычисляем напряжение, которое должен «погасить» резистор: $U_R = 9 - 2 = 7 \text{ В}$.
  2. Применяем закон Ома: $R = U_R / I$.
  3. $R = 7 / 0.02 = 350 \text{ Ом}$.

Вывод: Потребуется резистор сопротивлением 350 Ом (или ближайший стандартный номинал в большую сторону — 360 Ом).

Пример 3: Определение мощности обогревателя

Дано: Спираль обогревателя имеет сопротивление 20 Ом. Включается в розетку 220 В. Задача: Узнать мощность прибора.

Решение: Используем формулу $P = U^2 / R$.

$$P = 220^2 / 20 = 48400 / 20 = 2420 \text{ Вт}$$

Вывод: Мощность обогревателя составляет 2.42 кВт.

Таблица производных формул

Для удобства все возможные варианты расчетов сведены в таблицу. Выберите неизвестную величину в первом столбце и используйте формулу, соответствующую известным данным.

Искомая величинаЧерез U и IЧерез I и RЧерез U и RЧерез P
Напряжение (U)—$I \cdot R$—$P / I$ или $\sqrt{P \cdot R}$
Ток (I)——$U / R$$P / U$ или $\sqrt{P / R}$
Сопротивление (R)$U / I$——$U^2 / P$ или $P / I^2$
Мощность (P)$U \cdot I$$I^2 \cdot R$$U^2 / R$—

Важные нюансы и частые ошибки

При проведении расчетов неопытные пользователи часто допускают ошибки. Соблюдение следующих правил обеспечит точность результата.

  1. Размерность единиц (Кратные приставки) Всегда переводите значения в основные единицы СИ перед расчетом.

    • кВ (киловольт) $\rightarrow$ умножить на 1000 $\rightarrow$ В.
    • мА (миллиампер) $\rightarrow$ разделить на 1000 $\rightarrow$ А.
    • кОм (килоом) $\rightarrow$ умножить на 1000 $\rightarrow$ Ом.
    • Пример: Нельзя делить 9 Вольт на 20 миллиампер напрямую. Нужно: $9 / 0.02$.

  2. Температурный коэффициент Сопротивление проводников меняется при нагреве. В лампе накаливания сопротивление холодной спирали в 10 раз ниже, чем горячей. Закон Ома справедлив для мгновенного значения, но физические параметры материалов могут «плавать».

  3. Переменный ток (AC) Описанные формулы на 100% верны для цепей постоянного тока (DC) и для активной нагрузки в цепях переменного тока (нагреватели, лампы). Если в цепи есть конденсаторы или катушки индуктивности (двигатели, трансформаторы), расчеты усложняются (появляется реактивное сопротивление).

  4. Запас мощности При расчете резисторов всегда проверяйте выделяемую на них мощность. Если на резисторе 0.25 Вт выделяется 0.5 Вт тепла, он быстро сгорит, даже если сопротивление подобрано верно.

Заключение

Умение рассчитать напряжение и ток — базовый навык, необходимый для безопасной и эффективной работы с электроникой. Используйте онлайн-калькулятор в начале страницы для быстрых вычислений, но всегда помните физический смысл, стоящий за цифрами. Это поможет избежать коротких замыканий и выхода оборудования из строя.

Часто задаваемые вопросы

Как найти силу тока, зная мощность и напряжение?

Чтобы вычислить силу тока (I), необходимо разделить мощность (P) на напряжение (U). Формула: I = P / U. Например, для прибора мощностью 2200 Вт в сети 220 В ток составит 10 Ампер.

Какая формула связывает напряжение, ток и сопротивление?

Эти величины связывает закон Ома для участка цепи. Основная формула: I = U / R (сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление). Отсюда следуют производные: U = I × R и R = U / I.

Как перевести миллиамперы в амперы для расчета?

В одном ампере 1000 миллиампер. Чтобы перевести мА в А, нужно разделить значение на 1000. Например, 20 мА = 0,02 А. Это необходимо делать перед подстановкой значений в формулу.

Как рассчитать резистор для светодиода?

Нужно знать напряжение питания, падение напряжения на светодиоде и требуемый ток. Сначала найдите разницу напряжений (U_пит - U_лед), затем разделите полученное число на ток в Амперах: R = (U_пит - U_лед) / I.

Мы подобрали калькуляторы, которые помогут вам с разными задачами, связанными с текущей темой.