Jak obliczyć napięcie na rezystorze? Praktyczny poradnik
Napięcie na rezystorze obliczysz z prawa Ohma: U = I × R. Prąd musi być podany w amperach, a rezystancja w omach. Wynik otrzymasz w woltach.
Jak obliczyć napięcie na rezystorze?
We wzorze:
U = I × R
poszczególne symbole oznaczają:
- U – napięcie lub spadek napięcia na rezystorze, wyrażony w woltach (V)
- I – natężenie prądu płynącego przez rezystor, wyrażone w amperach (A)
- R – rezystancję rezystora, wyrażoną w omach (Ω)
Spadek napięcia oznacza różnicę potencjałów między końcami elementu. W prostym obwodzie zawierającym jedno źródło i jeden rezystor napięcie na rezystorze jest w przybliżeniu równe napięciu źródła. Gdy w obwodzie znajduje się kilka elementów, napięcie źródła dzieli się między nimi zależnie od ich rezystancji.
Obliczanie krok po kroku
Najpierw ustal prąd płynący przez rezystor oraz jego rezystancję. Następnie sprawdź jednostki, podstaw dane do wzoru i wykonaj mnożenie. Kolejność obliczeń wygląda następująco:
- Ustal wartości prądu I i rezystancji R.
- Przelicz jednostki na ampery i omy.
- Pomnóż prąd przez rezystancję, korzystając ze wzoru U = I × R.
Najczęstszy błąd wynika z podstawienia miliamperów lub kiloomów bez wcześniejszego przeliczenia. Przydatne przeliczenia to:
- 1 mA = 0,001 A
- 20 mA = 0,020 A
- 1 kΩ = 1000 Ω
- 4,7 kΩ = 4700 Ω
Prawo Ohma można przekształcić także wtedy, gdy szukasz innej wartości:
| Szukana wartość | Wzór | Jednostka wyniku |
|---|---|---|
| Napięcie | U = I × R | V |
| Prąd | I = U / R | A |
| Rezystancja | R = U / I | Ω |
Przykładowo, dla prądu 0,02 A i rezystora 150 Ω napięcie wynosi:
U = 0,02 A × 150 Ω = 3 V
Przykład z diodą LED
Przy podłączaniu diody LED do źródła zasilania rezystor ograniczający prąd musi przejąć część napięcia. Nie obliczasz więc rezystancji na podstawie całego napięcia zasilania, lecz na podstawie różnicy między napięciem zasilania a napięciem przewodzenia diody.
Załóżmy, że układ ma następujące parametry:
- napięcie zasilania wynosi 5 V
- spadek napięcia na diodzie LED wynosi 2 V
- zakładany prąd diody wynosi 20 mA, czyli 0,02 A
Napięcie odkładające się na rezystorze wynosi:
Urez = Uzasilania − ULED = 5 V − 2 V = 3 V
Teraz można obliczyć rezystancję rezystora:
R = Urez / I = 3 V / 0,02 A = 150 Ω
W tym przykładzie rezystor 150 Ω ograniczy prąd do około 20 mA przy przyjętych parametrach. W praktyce można wybrać także 220 Ω, jeśli chcesz zmniejszyć prąd i jasność diody. Rzeczywisty spadek napięcia LED zależy od jej typu i prądu pracy, dlatego przy dokładnym projekcie należy sprawdzić dane katalogowe elementu.
O czym pamiętać przy doborze rezystora?
Sama rezystancja nie wystarcza. Prąd przepływający przez rezystor powoduje wydzielanie ciepła, czyli moc strat. Oblicza się ją ze wzoru:
P = U × I
Dla rezystora z przykładu:
P = 3 V × 0,02 A = 0,06 W
Rezystor powinien mieć dopuszczalną moc większą od obliczonej. Dobrze zostawić zapas, dlatego w tym przypadku popularny rezystor o mocy 0,25 W będzie wystarczający. Element o zbyt małej mocy może nadmiernie się nagrzewać, a w skrajnym przypadku ulec uszkodzeniu.
Najważniejsze jest rozróżnienie dwóch wartości: napięcie źródła opisuje zasilanie całego układu, natomiast napięcie na rezystorze jest tylko tą częścią napięcia, która odkłada się na tym konkretnym elemencie. W prostym obwodzie z jednym rezystorem obie wartości mogą być takie same, ale w układzie z LED trzeba odjąć napięcie przewodzenia diody.
