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欧姆定律和电压、电流和电阻计算的开端

在欧姆定律中测试电路板的伏特、安培或欧姆

无论你是一个业余爱好者,技术人员,或者如果你正在追求设计的职业生涯,你都应该从很好地理解你正在工作的东西开始。对于电子学来说,这意味着要遵循欧姆定律。欧姆定律的基本原理,即电压、电流和电阻之间的关系,是电子设计的基础。就像建筑需要坚实的地基来支撑一样,你处理和利用电的能力依赖于欧姆定律的坚实基础和你对它的理解。

欧姆是电阻的标准单位,但你可能想知道这个术语从何而来,以及它是如何影响欧姆定律的。这一切都始于一位名叫格奥尔格·欧姆的德国物理学家和数学家,“欧姆”一词就是以他的名字命名的。那么欧姆定律起源于哪里,这个定律是什么呢?让我们仔细看看。

葛格·欧姆,欧姆定律的鼻祖

格奥尔格·欧姆出生于1789年,他的职业生涯始于数学教师。然而,起初他对自己的职业并不满意,他最初任教的不同学校也不是最好的职位。最终,他在科隆耶稣会体育馆教数学和物理。这更合他的心意,因为这所学校在科学教育方面有着良好的声誉。

格奥尔格·欧姆开始对电进行实验,并就此发表了几篇论文。1827年,他出版了他的书;在《电电路的数学研究》中他给出了完整的电学理论包括最终被称为欧姆定律的公式。不幸的是,他所在的学校并不欣赏他的工作,最终导致欧姆辞职。后来,他继续在其他学校任职,在那里他的工作得到了更广泛的认可,他关于电压、电流和电阻之间关系的发现被称为欧姆定律,享誉世界。

欧姆定律的图形表示

用来描述欧姆定律的公式

欧姆定律是什么?

欧姆发现并定义的是电路中的电压、电流和电阻是如何相互影响的。电路是电或电荷的闭环。我们在电路中使用的组件将控制电荷,使其按照我们需要的方式运行,以实现特定电路的功能。首先,我们要做的第一件事是定义这些术语:

  • 电压在电路中,一个点的电荷会比另一个点多。两点之间的电荷差就是电压,用伏特来测量。

  • 当前的:在一段时间内流过电路的电荷量或体积。电流以安培为单位,通常用安培来表示。

  • 电阻当前位置某些材料会阻挡电流,当这些材料被用于电路中时,就会产生电阻。电路中的电阻越大,流过的电荷就越少。电阻的测量单位是欧姆。

用底部连接主机的水箱作类比,可以更好地解释电压、电流和电阻之间的关系。

  • 电荷将由水箱中的水从软管中流出来表示。

  • 电压将由水流的压力表示。

  • 电流用水流的体积表示。

  • 电阻将由软管的直径表示。

如果我们的水箱高出地面,底部软管流出的水的压力代表电压,而水流的体积代表电流。如果软管的直径变小,水流就会受到限制,流过的水就会变少。如果软管的直径变大,那么就会有更多的水流过。总而言之,电阻越大的电路会限制流过电路的电荷量。

要用电压等于电流乘以电阻的公式来表示欧姆定律,你指定V =电压(伏特),I =电流(安培),R =电阻(欧姆)。这可以让你轻松地求解这三个元素:

  • V = I x R

  • I = v / r

  • R = v / I

因此,在一个12伏的电路中,有一个6欧姆电阻的组件,我们可以计算出12伏除以6欧姆电阻将导致我们的电路电流为2安培。虽然这是一个极其简单的解释,但你可以看到欧姆定律将如何成为电子产品中几乎所有东西的一部分。

在OrCAD捕获中制作的原理图,可以使用欧姆定律进行PSpice模拟

PSpice是一个电路模拟器,允许您根据电路目标找到设计中的参数

欧姆定律为什么重要?

V=IR,或欧姆定律,是电学中最基本的定律,它会影响你要使用的每个电路。格奥尔格·欧姆的努力标志着电学理论和分析学科的第一部作品,电学理论和分析是寻找电路中所有元件的电压和电流的过程。

虽然欧姆的发现起初受到冷对待,但他坚持不懈,最终欧姆定律的重要性得到了普遍认可。它仍然是所有与电路及其行为有关的不同规则和法律中使用最广泛的。

当你将欧姆定律和其他电子原理和规则应用到你的工作中时,你将需要分析工具来模拟你的电路,并向你准确地报告它们的行为。使用适当的SPICE工具可以通过模拟确认理论概念,允许您在布局之前创建更复杂的电路组合,以及从手工计算中节省大量时间。

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