一文知道歐姆法律關(guān)系

任何直流電路中的電壓，電流和電阻之間的關(guān)系首先由德國(guó)物理學(xué)家Georg Ohm發(fā)現(xiàn)。

Georg Ohm發(fā)現(xiàn)，在恒定溫度下，電流流動(dòng)通過固定的線性電阻與施加在其上的電壓成正比，并且也與電阻成反比。電壓，電流和電阻之間的這種關(guān)系構(gòu)成了歐姆定律的基礎(chǔ)，如下所示。

歐姆法律關(guān)系

通過了解電壓，電流或電阻量的任意兩個(gè)值，我們可以使用歐姆定律來找到第三個(gè)缺失值。歐姆定律廣泛用于電子公式和計(jì)算中，因此“理解并準(zhǔn)確記住這些公式非常重要”。

查找電壓，（V）

[V = IxR] V（伏特）= I（安培）xR（Ω）

要查找電流，（I）

[I = V÷R] I（安培）= V（伏特）÷R（Ω）

要找到電阻，（R）

[R = V÷I] R（Ω）= V（伏特）÷I（安培）

有時(shí)通過使用圖片更容易記住這種歐姆定律關(guān)系。這里將三個(gè) V ， I 和 R 的量疊加到一個(gè)三角形中（被親切地稱為Ohms Law Triangle）在電流和電阻低于頂部時(shí)給出電壓。這種安排代表歐姆定律公式中每個(gè)數(shù)量的實(shí)際位置。

歐姆法三角

轉(zhuǎn)換上面的標(biāo)準(zhǔn)歐姆定律公式將給出以下相同方程式的組合：

然后，通過使用歐姆定律，我們可以看到施加到1Ω電阻器的1V電壓將導(dǎo)致1A的電流流動(dòng)，電阻值越大，給定施加電壓下流動(dòng)的電流越小。任何符合“歐姆定律”的電氣設(shè)備或元件，即流過它的電流與其兩端的電壓成比例（IαV），如電阻器或電纜，據(jù)說是“Ohmic”本質(zhì)上是沒有的，例如晶體管或二極管的器件，據(jù)稱是“非歐姆”器件。

電氣電路中的電源

電路中的電功率，（ P ）是電路中吸收或產(chǎn)生能量的速率。諸如電壓之類的能量源將產(chǎn)生或輸送功率，同時(shí)連接的負(fù)載吸收它。例如，燈泡和加熱器吸收電能并將其轉(zhuǎn)換成熱量或光，或兩者。它們的值或額定功率越高，它們可能消耗的電功率越大。

功率的數(shù)量符號(hào)是 P ，是電壓乘以電流的乘積測(cè)量單位為瓦特（ W ）。前綴用于表示瓦特的各種倍數(shù)或子倍數(shù)，例如：毫瓦（ mW = 10 -3 W ）或千瓦（ kW = 10 3 W ）。

然后使用歐姆定律代替 V ， I 和 R 可以找到電力公式：

查找功率（P）

[P = VxI] P（瓦特）= V（伏特）xI（安培）

另外：

[ P = V 2 ÷R] P（瓦特）= V 2 （伏特）÷R（Ω）

另外：

[P = I 2 xR] P（瓦特）= I 2 （安培）xR（Ω）

同樣，這三個(gè)量已經(jīng)疊加成三角形，這次稱為功率三角，頂部有電源，底部有電流和電壓。同樣，這種安排代表歐姆法律權(quán)力公式中每個(gè)數(shù)量的實(shí)際位置。

權(quán)力三角

再次，將上面的基本歐姆定律方程轉(zhuǎn)換為冪，給出了相同方程的以下組合，以找到各種單獨(dú)的數(shù)量：

因此我們可以看到，有三種可能的公式來計(jì)算電路中的電功率。如果計(jì)算的功率為正，對(duì)于任何公式的值（+ P），該組件吸收功率，即它消耗或使用功率。但是，如果計(jì)算出的功率為負(fù)值，則（-P）的值會(huì)產(chǎn)生或產(chǎn)生功率，換句話說，它是電源，如電池和發(fā)電機(jī)。

電功率等級(jí)

電子元件的額定功率單位為瓦特，表示元件將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量（如熱，光或運(yùn)動(dòng)）的最大速率。例如，1 / 4W電阻器，100W燈泡等。

電氣設(shè)備將一種形式的電源轉(zhuǎn)換為另一種形式。因此，例如，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械力，而發(fā)電機(jī)將機(jī)械力轉(zhuǎn)換成電能。燈泡將電能轉(zhuǎn)換為光能和熱能。

此外，我們現(xiàn)在知道電源單位是 WATT ，但是某些電氣設(shè)備如電動(dòng)機(jī)有一個(gè)舊功率“馬力”或馬力的額定功率。馬力和瓦特之間的關(guān)系如下： 1hp = 746W 。例如，一臺(tái)2馬力的電機(jī)額定值為1492W，（2 x 746）或1.5kW。

歐姆法則餅圖

幫助我們了解它們之間的關(guān)系進(jìn)一步的各種值，我們可以從上面采取所有歐姆定律方程，找到電壓，電流，電阻，當(dāng)然 Power 并將它們壓縮成一個(gè)簡(jiǎn)單的歐姆法則餅圖，用于交流和直流電路以及如圖所示的計(jì)算。

歐姆法則餅圖

除了使用上面顯示的 Ohm's Law Pie Chart 之外，我們還可以將將單個(gè)歐姆定律方程組成一個(gè)簡(jiǎn)單的矩陣表，如圖所示，便于在計(jì)算未知值時(shí)參考。

歐姆法矩陣表

歐姆定律No1

對(duì)于下面所示的電路，找到電壓（V），電流（I），電阻（R）和功率（P）

<跨度>電壓[V =九R] =2x12Ω= 24V

<跨度>電流[I = V÷R] = 24÷12Ω= 2A

<跨度>電阻[ R = V÷I] = 24÷2 =12Ω

功率[P = VxI] = 24x2 = 48W

電路內(nèi)的電源僅在BOTH 存在電壓和電流。例如，在開路狀態(tài)下，存在電壓但沒有電流 I = 0 （零），因此 V * 0 0 因此電路內(nèi)消耗的功率也必須 0 。同樣，如果我們有短路情況，則存在電流但沒有電壓 V = 0 ，因此 0 * I = 0 所以再次消耗功率電路 0 。

由于電功率是 V * I 的乘積，無論電路是否包含，電路中消耗的功率都是相同的高電壓和低電流或低電壓和高電流。通常，電力以加熱（加熱器），機(jī)械功（如電機(jī)），能量的形式以輻射的形式消散（燈具）或作為儲(chǔ)存能源（電池）。

電路中的電能

電能是工作能力，工作單位或能源是焦耳（ J ）。電能是功率乘以其消耗時(shí)間的乘積。因此，如果我們知道以瓦特為單位消耗的功率以及使用它的時(shí)間（以秒為單位），我們可以找到以瓦特秒為單位的總能量。換句話說，Energy = powerxtime和Power = voltagexcurrent。因此，電能與能量有關(guān)，給予電能的單位是瓦特秒或焦耳。

電力也可以定義為能量轉(zhuǎn)移的速率。如果一個(gè)焦耳的工作被吸收或以一秒的恒定速率傳送，那么相應(yīng)的功率將相當(dāng)于一瓦特，因此功率可以定義為“1焦耳/秒= 1瓦特”。然后我們可以說一瓦特等于每秒一焦耳，電功率可以定義為工作或能量轉(zhuǎn)移的速率。

電能和能量三角

或找到各種單獨(dú)的數(shù)量：

我們之前說過，電能定義為每秒瓦特或焦耳。雖然電能以焦耳來衡量，但當(dāng)用于計(jì)算元件消耗的能量時(shí)，它可能會(huì)變得非常大。

例如，如果一個(gè)100瓦的燈泡在24小時(shí)內(nèi)“開啟”，消耗的能量將為8,640,000焦耳（100W x 86,400秒），因此前綴如千焦耳（ kJ = 10 3 J ）或megajoules（ MJ = 10 6 J ）相反，在這個(gè)簡(jiǎn)單的例子中，消耗的能量將是8.64MJ（兆焦耳）。

但是處理焦耳，千焦耳或兆焦耳以表達(dá)電能，所涉及的數(shù)學(xué)可能最終會(huì)產(chǎn)生一些大的影響。數(shù)字和許多零，所以用千瓦時(shí)表示消耗的電能要容易得多。

如果消耗（或產(chǎn)生）的電能用瓦特或千瓦（千瓦）來衡量，時(shí)間以小時(shí)而不是秒來衡量，那么電能的單位將是千瓦時(shí)（kWhr）。那么我們上面的100瓦燈泡將消耗2,400瓦特小時(shí)或2.4千瓦時(shí)，這更容易理解8,640,000焦耳。

1千瓦時(shí)是一臺(tái)額定功率為1000瓦的設(shè)備使用的電量小時(shí)，通常被稱為“電力單位”。這是公用事業(yè)儀表所測(cè)量的，也是消費(fèi)者在收到賬單時(shí)從我們的電力供應(yīng)商那里購(gòu)買的東西。

千瓦時(shí)是我們家中電表使用的標(biāo)準(zhǔn)能源單位計(jì)算我們使用的電能量，以及我們支付的金額。因此，如果您使用額定功率為1000瓦的加熱元件打開電火并將其打開1小時(shí)，您將消耗1千瓦時(shí)的電力。如果你打開兩個(gè)電火爐，每個(gè)電火爐都有1000瓦元件半小時(shí)，那么總消耗量將與電量完全相同 - 1kWhr。

因此，消耗1000瓦特一小時(shí)就會(huì)消耗相同的電量。半小時(shí)（一半的時(shí)間）功率為2000瓦（兩倍）。然后，對(duì)于一個(gè)100瓦的燈泡使用1千瓦時(shí)或一個(gè)單位的電能，它需要開啟總共10小時(shí)（10 x 100 = 1000 = 1kWhr）。

現(xiàn)在我們知道電路中電壓，電流和電阻之間的關(guān)系，在下一個(gè)與直流電路相關(guān)的教程中，我們將看一下電氣和電子工程中使用的標(biāo)準(zhǔn)電氣單元，以便我們計(jì)算這些值，并查看每個(gè)值可以用標(biāo)準(zhǔn)單位的倍數(shù)或子數(shù)表示。