4 Ω 电阻两端加 12 V
V = 12 V, R = 4 Ω电流由欧姆定律求出:I = V/R = 12 / 4 = 3 A。知道电流后,功率 P = VI = 12 · 3 = 36 W。用 P = I²R 也一样:3² · 4 = 36 W。
电压、电流、电阻和功率中已知任意两个,求出另外两个。
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欧姆定律把简单电路中的三个量联系起来:元件两端的电压 V,单位是伏特;通过它的电流 I,单位是安培;它的电阻 R,单位是欧姆。公式是 V = IR,所以 I = V/R,R = V/I。1 欧姆就是 1 伏特每安培:一个 4 Ω 的电阻两端加 12 V,电流为 12 / 4 = 3 A。
功率是元件把电能转化为热或光的快慢,单位是瓦特,P = VI。把 V = IR 代入,又得到两种形式:P = I²R 和 P = V²/R。有了这四个公式,V、I、R、P 中任意两个就足以求出另外两个,教室墙上的欧姆定律轮盘画的正是这一点。
计算器做的就是这件事。在四个格子中填任意两个,另外两个留空:它先用合适的公式求出其中一个,再用这个答案求出最后一个,并标明每一步用了哪个公式。毫伏、毫安、千欧和千瓦会先单独作为一步换算成伏特、安培、欧姆和瓦特,每个答案也会以其他单位给出。
电压、电流、电阻和功率中的任意两个。电热水壶的铭牌给出功率和电压;电阻的色环给出它的阻值。
毫安除以 1000,千欧乘以 1000,千瓦乘以 1000。20 mA 是 0.02 A,2 kW 是 2000 W。
涉及电压、电流和电阻时用 V = IR;涉及功率时用 P = VI、P = I²R 或 P = V²/R。把公式变形,求出未知量。
四个量知道三个之后,任何包含最后那个量的公式都能求出它。例如由 V 和 I,用 P = VI。
每个量都可以由另外任意两个量求出。V 的单位是伏特,I 是安培,R 是欧姆,P 是瓦特。
| 要求 | 已知 | 公式 |
|---|---|---|
| 电压 V | I 和 R | V = IR |
| 电压 V | P 和 I | V = P/I |
| 电压 V | P 和 R | V = √(PR) |
| 电流 I | V 和 R | I = V/R |
| 电流 I | P 和 V | I = P/V |
| 电流 I | P 和 R | I = √(P/R) |
| 电阻 R | V 和 I | R = V/I |
| 电阻 R | V 和 P | R = V²/P |
| 电阻 R | P 和 I | R = P/I² |
| 功率 P | V 和 I | P = VI |
| 功率 P | I 和 R | P = I²R |
| 功率 P | V 和 R | P = V²/R |
V = 12 V, R = 4 Ω电流由欧姆定律求出:I = V/R = 12 / 4 = 3 A。知道电流后,功率 P = VI = 12 · 3 = 36 W。用 P = I²R 也一样:3² · 4 = 36 W。
V = 230 V, P = 2 kW2 kW 是 2000 W。电流 I = P/V = 2000 / 230 = 8.70 A,于是电阻 R = V/I = 230 / 8.696 = 26.45 Ω。用 P = V²/R 验算:230² / 26.45 = 2000 W。正因为电流这么大,电热水壶需要比台灯更粗的电线。
I = 20 mA, R = 220 Ω先换算:20 mA = 0.02 A。然后电阻两端的电压 V = IR = 0.02 · 220 = 4.4 V,功率 P = VI = 4.4 · 0.02 = 0.088 W,即 88 mW。常见的四分之一瓦电阻(250 mW)完全承受得住。
V = 230 V, P = 60 WI = P/V = 60 / 230 = 0.261 A,R = V/I = 230 / 0.26087 = 881.7 Ω。这是灯丝发光时的电阻。冷态下用万用表测量,读数会低得多,因为白炽灯不是欧姆元件:它的电阻随温度升高而增大。
欧姆定律指出,只要温度保持不变,通过导体的电流与它两端的电压成正比。写成公式是 V = IR,其中 V 的单位是伏特,I 是安培,R 是欧姆。它以格奥尔格·欧姆命名,他在 1827 年发表了这一定律。
把 V = IR 变形。电流 I = V/R,电阻 R = V/I。一节 9 V 电池接在 3 kΩ 电阻两端,电流为 9 / 3000 = 0.003 A,即 3 mA。
P = VI,V 用伏特、I 用安培时,单位是瓦特。如果已知的是电阻而不是其中一个量,就用 P = I²R 或 P = V²/R。对同一个元件,三个公式给出的答案相同。
一个分成四等份的圆,V、I、R、P 各占一份,里面列出了由另外两个量求每个量的十二个公式。本页的表格列出的也是这十二个公式。
电阻保持恒定的导体,它的电流与电压关系图是一条过原点的直线。温度稳定的金属电阻是欧姆导体。白炽灯不是,因为它的电阻随温度升高而增大;二极管也不是,它几乎只能单向导电。
对于纯电阻,适用,只要用电压和电流的有效值。市电的 230 V 或 120 V 本身就是有效值,所以电热水壶的例子成立。线圈和电容则需要用阻抗,这个计算器不涉及。
欧姆,符号 Ω。1 欧姆就是 1 伏特每安培:电阻为 1 Ω 时,两端加 1 V,就有 1 A 电流通过。电阻上常标千欧(1 kΩ = 1000 Ω)或兆欧(1 MΩ = 1,000,000 Ω)。