Закон Ома с калькулятором

Закон Ома

Есть 2 основные формулы, которые помогут вам понять взаимосвязь между током, напряжением, сопротивлением и мощностью. Если у вас есть любые два параметра, вы можете рассчитать два других параметра.

ЗАКОН ОМА
БАЗОВЫЕ ФОРМУЛЫ	П=И*Э	Э=И*Р
НАЙТИ НАПРЯЖЕНИЕ	Э=П/И	Э=И*Р	Э=СКОР(П*Р)
НАЙТИ ТОК	Я=П/Э	Я=Э/Р	I=SQR(P/R)
НАЙТИ МОЩНОСТЬ	П=И*Э	П=Э 2 /Р	П=Я 2 *Р
НАЙТИ СОПРОТИВЛЕНИЕ	Р=Э 2 /П	Р=Э/И	Р=П/И 2

P = мощность в ваттах E = электродвижущая сила в вольтах I = электрический ток в амперах R = электрическое сопротивление в омах SQR = Квадратный корень

Примечание: «E» обычно используется для обозначения напряжения, но иногда вы увидите, что «V» используется для обозначения напряжения. Не позволяйте этому сбить вас с толку.

---

Краткий курс повышения квалификации

Изменение сопротивления:
На следующей диаграмме вы можете видеть, что единственная разница между диаграммами слева и диаграммами справа заключается в сопротивлении в каждой «системе». Сопротивление в кране соответствует степени открытия клапана. В проводе сопротивление равно размеру отверстия* в отрезке провода. Вы можете видеть, что напряжение/давление одинаково для левого и правого примеров. Что вы должны отметить на этой диаграмме, это… При прочих равных, если есть увеличение сопротивления, ток уменьшится. Вы можете видеть, что ток, протекающий по крайнему правому проводу, составляет половину тока, протекающего по крайнему левому проводу. Это потому, что крайний правый провод имеет половину площади, через которую проходят электроны.

*Обратите внимание, что размер «отверстия» аналогичен сопротивлению. В реальном куске провода нет физических ограничений.

С формулой:
I = E/R
Вы можете видеть, что ток обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

Большее сопротивление = меньше ток

А для тех, кто более склонен к графике…

---

Изменение напряжения:
На следующей диаграмме видно, что сопротивление во всех системах одинаковое. На этот раз мы изменили напряжение/давление. Вы можете видеть, что повышенное напряжение вызывает увеличение тока, даже если сопротивление в левой и правой системах одинаково.

С формулой:
I = E/R
Вы можете видеть, что ток прямо пропорционален приложенному к сопротивлению напряжению.

Больше напряжения = больше тока

---

Ну, теперь, когда это объяснили до смерти, перейдем к математике!

---

Математический пример:
В следующем примере мы знаем, что 12 вольт приложены к резистору 10 Ом. Если вы хотите узнать, какая мощность рассеивается на резисторе 10 Ом, используйте формулу:

P = E ² /R
P = 12 ² /10
P = 144/10.
Р = 14,4 Вт
Мощность рассеивания на резисторе 14,4 Вт.

Если бы вы хотели узнать, какой ток протекает через резистор, вы бы использовали формулу:

I = E/R
I = 12/10
I = 1,2 А
Ток через резистор составляет 1,2 ампера.

---

Если вам нужно больше примеров, на странице резисторов веселее, чем в бочке с обезьянами.

---

Если вы хотите попробовать некоторые из них самостоятельно, приведенные ниже калькуляторы позволят вам проверить свои математические способности.

Найти: рассеивание мощности и протекание тока в зависимости от сопротивления и приложенного напряжения.

Ввод данных:
Значение резистора? знак равно		Ом
Приложенное напряжение? знак равно		вольт
Вывод данных:
Рассеиваемая мощность =		Вт
Текущий поток =		Ампер

Найти: Сопротивление цепи от протекания тока и приложенного напряжения.

Ввод данных:
Приложенное напряжение?		вольт
Текущий поток?		Ампер
Вывод данных:
Значение резистора =		Ом

Находка: Приложенное напряжение и поток тока от рассеиваемой мощности и сопротивления цепи.

Ввод данных:
Рассеяние мощности? знак равно		Вт
Значение резистора? знак равно		Ом
Вывод данных:
Приложенное напряжение =		вольт
Текущий поток =		Ампер

—— Критически важный ——

Adobe считает, что Flash-контент на веб-страницах слишком опасен для обычного пользователя Интернета. Практически для всех современных браузеров поддержка Flash была прекращена 1 января 2021 года. Это означает, что эти браузеры не будут отображать какие-либо интерактивные Flash-демонстрации/калькуляторы/графику на этом (или любом другом) сайте.

Самое простое (не самое лучшее) решение на данный момент — загрузить расширение Ruffle для вашего браузера. Он отобразит файлы Flash там, где они были ранее заблокированы. В некоторых браузерах вам придется нажать на большую кнопку «воспроизведение», чтобы сделать апплеты/графику Flash видимыми.

Альтернативой Ruffle для просмотра Flash-контента является использование альтернативного браузера, такого как старая портативная версия Chrome (Chromium), старая версия Safari для Windows или один из нескольких других браузеров. Дополнительную информацию о браузерах с поддержкой Flash можно найти ЗДЕСЬ. Это не так просто, как Ruffle, но любой, даже немного знакомый с панелью управления Windows и установкой программного обеспечения, может использовать Flash так, как это было задумано.

Примечание:
В следующей демонстрации вы можете отрегулировать напряжение и сопротивление цепи. Изменение любого из них изменит ток и рассеиваемую мощность в цепи. Вы должны понимать, что усилитель выдает напряжение на заданную нагрузку. Их комбинация приведет к рассеиванию мощности (в звуковой катушке динамика в случае аудио). Поскольку усилитель может создавать ограниченное количество напряжения (ограниченное конструкцией внутреннего источника питания), выходная мощность ограничена при работе с заданной нагрузкой (например, нагрузкой 4 Ом). Чтобы иметь возможность производить больше мощности, вы можете управлять нагрузкой с более низким импедансом (сопротивлением) (в разумных пределах). Это означает, что если вы перейдете с нагрузки 4 Ом на нагрузку 2 Ом, мощность удвоится (при условии, что источник питания регулируется). Если мы возьмем в качестве примера 100-ваттный моноусилитель (100 ватт на нагрузку 4 Ом), мы знаем, что он может выдавать на динамик не более 20 вольт.

Если вы установите ползунок напряжения ниже на 20 вольт, а ползунок сопротивления на 4, вы увидите, что мощность составляет 100 Вт. Если передвинуть ползунок сопротивления на 2 Ом, то можно увидеть, что мощность увеличилась вдвое (до 200 Вт). Теперь я знаю, что показываю батарею как источник напряжения (вместо усилителя), но концепция та же.
Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы этот апплет заполнил это окно.

---

Историческая справка

Георг Симон Ом:
Георг Симон Ом был немецким физиком, жившим с 1789 по 1854 год. Он обнаружил взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в проводнике с постоянной температурой (постоянная температура важна, потому что сопротивление изменяется с температурой, а закон Ома не не имеет дело с изменением температуры/сопротивления). Он обнаружил, что при постоянном сопротивлении напряжение и ток прямо пропорциональны (как мы показали на графике выше). Это соотношение может быть выражено как V=IR, где V — напряжение, приложенное к сопротивлению, I — ток, протекающий через сопротивление, а R — сопротивление в омах.

Джеймс Ватт:
Джеймс Ватт был шотландским изобретателем, жившим с 1736 по 1819 год. В его честь была названа единица измерения мощности, ватт.

Джеймс Прескотт Джоуль:
Джеймс Прескотт Джоуль был английским физиком, жившим с 1818 по 1889 год. Он обнаружил взаимосвязь между мощностью, рассеиваемой в резисторе, и током, протекающим через резистор. Это соотношение может быть представлено формулой P=I ² R, где P — рассеиваемая мощность в ваттах, I — текущий ток в амперах, R — сопротивление в омах. Ому обычно приписывают формулы, выражающие взаимосвязь между мощностью, током, сопротивлением и напряжением, но заслуга, вероятно, должна принадлежать Джоулю.

«Джоуль» как единица измерения:
«Джоуль» представляет собой количество энергии, используемой, когда 1 ватт рассеивается в течение 1 секунды (или 1 ватт-секунда).

python — Учитывая n резисторов и желаемое сопротивление, R, найдите настройку, которая создаст эквивалентное сопротивление, наиболее близкое к R установка параллельных и последовательных резисторов таким образом, чтобы эквивалентное сопротивление было как можно ближе к желаемому сопротивлению.

Я придумал очень наивный подход, когда программа перебирает список резисторов и либо берет текущий резистор последовательно с текущим Req, параллельно, либо не использует его вообще. Чтобы приспособиться к случаю, когда резистор в настоящее время не используется, но используется позже в схеме, я запускал рекурсивную функцию для каждой перестановки списка. Я знаю, что это невероятно неэффективно, но я планирую сделать это не более чем для 4 резисторов, и для этого программа работает достаточно хорошо.

У меня проблема в том, что эта программа, когда решает использовать резистор, ставит его либо параллельно, либо последовательно с Req, что не всегда так. Вы можете иметь два последовательно соединенных резистора параллельно с Req. Я не уверен, как объяснить эти случаи.

 импорт itertools
А, В, Д = [], [], []
def eqResistor(L, Req, S, количество):
    для i в диапазоне (len (L)):
        #либо взять следующий резистор в серии
        eqResistor(L[1:], Req + L[0], S + " последовательно с " + str(L[0]), count + 1)
        если Треб != 0:
            #возьмем параллельно
            eqResistor(L[1:], 1/(1/Req + 1/(L[0])), S + " параллельно с " + str(L[0]), count +1)
        #или вообще не использовать
        eqResistor(L[1:], Req, S, количество)
    A. добавлять(требуется)
    B. добавить (S)
    D.добавлять(количество)
определение оптимального сопротивления (L, R):
    M = список (itertools.permutations (L))
    #поскольку возможно, что позже мы используем резистор, который мы пропустили раньше
    #один из способов приспособиться к этому - выполнить каждую перестановку
    # список резисторов
    #это невероятно неэффективно, но для того, что я делаю, я думаю, все должно быть в порядке
    
    для я в М:
        eqResistor(i, 0, "0", 0)
    #найти лучшую настройку
    C = [abs(a-R) для a в A]
    индекс = 0
    мини = 50000
    для i в диапазоне (len (C)):
        если C[i] == мини:
            #если сопротивления экв одинаковы
            # берем тот, у которого меньше резисторов
            если D[i] < D[индекс]:
                С [я] = мини
                индекс = я
        если C[i] < мини:
            мини = С [я]
            индекс = я
    return "Для этих резисторов ближайшее эквивалентное сопротивление: " + str(A[index]) + " при наличии " + B[index]
#не находит оптимального решения в этом случае:
R1 = 4
R2 = 4
R3 = 9R4 = 1
напечатать(1/(1/(R1+R2) + 1/(R3+R4)))
print(optimalResistance([R1,R2,R3,R4], 1/(1/(R1+R2) + 1/(R3+R4))))
 

Допустим, у нас есть 4 резистора, R1 = 4, R2 = 12, R3 = 10, R4 = 7.