欧姆定律可以说是电子学中最重要的定律之一,其中心是电压,电流和电阻之间的关系。它通常用于最琐碎的电路,对它的良好理解可以帮助你走很长的路。
什么是欧姆定律?简单地说,欧姆定律指出通过元件(例如二极管或电阻器)的电流等于该元件上的电压除以该元件的电阻。
为了总结一个等式,我们得到:
其中V =电位差,I =电流,R =电阻。
诸如电阻器或LED之类的部件上的电压可能与电源的电压不同。假设您已经熟悉串联电压和分压器电路,下面的第一个简单示例显示了不同配置时电阻两端的电压。
在上面的例子中,如果我们想要计算通过电阻器的电流,我们将使用它两端的电压而不是电池的10V电压。
在第一个例子中,电阻与电池并联,因此电阻为10V。
在第二个例子中,两个电阻(均为1kΩ)在它们之间具有相同的电压(电位差)。
在第三个例子中,3kΩ电阻上有7.5V电阻,而1kΩ电阻上有2.5V电阻。
从这些例子中我们可以看出,如果我们将所有的电位差加在一起,我们就会得到电压提供的相同电压。
应用欧姆定律计算电流要了解欧姆定律是如何工作的,让我们将其IC应用于每个示例,以查看电阻器中的电流!
当电阻并联时,电流会根据电阻的大小分开,如下例所示。
欧姆定律的快速回顾并联的元件始终具有相同的电压。
串联的元件ALL具有相同的电流流过它们。
当并行进入组件时,电流会分裂。
当它们遇到单根电线时电流合并。
电路周围的电压总是加到电源提供的电压上。
到目前为止,所考虑的例子非常适合家庭作业,但在设计电路时对制造商没有多大帮助。因此,制造商可能会遇到哪些例子以及欧姆定律如何适用于这些情况?
例1:LEDLED是非常常见的示例,其中微控制器或其他电路可以控制LED。由于LED是半导体,因此它们具有非常低的电阻。导电时,它们需要一个串联电阻,否则它们可能会过热和断开。该电阻的值可以使用欧姆定律计算,并且计算非常简单。
确定将打开和关闭LED的电压大小(例如5V,3.3V)
确定LED的正向电压(可在数据表中找到)。注意:红色LED通常具有1.8V的正向电压,白色LED通常具有3V的正向电压。
确定正向压降后保持的电压(输入电压减去正向电压)
确定LED将消耗的电流(查看数据表以获得最大额定值)
使用V = IR计算所需的串联电阻
一些设计人员可能希望将设备直接连接到微控制器上的输出。为此,必须检查设备是否吸收的电流不超过微控制器输出可以处理的电流。
如果器件吸收的电流大于微控制器可以处理的电流,则电路存在损坏微控制器的风险。要确定这种情况,需要计算电流消耗,然后将其与微控制器引脚的最大电流输出进行比较。
最大电流输出可以在微控制器的数据表中找到,但请记住,某些引脚可能能够提供比其他引脚更多的电流。还需要微控制器的输出电压以及输出负载的电阻。
确定输出设备的电阻。
确定微控制器的电压输出。
确定微控制器引脚的最大电流输出。
计算绘制的电流。
将绘制的电流与最大输出进行比较。
知道如何利用欧姆定律手动计算电流,电压和电阻值得学习。但是,如果您需要时间或想要仔细检查计算,那么有一个在线欧姆定律计算器可以提供帮助!