Чарльз Платт - Электроника для начинающих (2-е издание)

вольты = амперы × омы

амперы = вольты / омы

омы = вольты / амперы

Замечание

Не забывайте, что вольты измеряются как разность потенциалов между двумя точками в простой цепи. Омы — это сопротивление между этими же двумя точками. Амперы — это сила тока, протекающего по всей цепи.

В предыдущей схеме резистор и потенциометр были подключены последовательно, и это означает, что электрический ток сначала проходит через один компонент, а затем через другой. Также их можно соединить «бок о бок», или параллельно.

Замечание

При последовательном соединении резисторы следуют один за другим. При параллельном соединении резисторы располагаются «бок о бок».

Если вы соединяете два одинаковых резистора последовательно, то удваиваете общее сопротивление, т. к. электричество должно преодолевать два барьера поочередно (рис. 1.54).

Когда вы соединяете два одинаковых резистора параллельно, то уменьшаете общее сопротивление пополам, т. к. создаете два пути с равным сопротивлением вместо одного (рис. 1.55).

На обоих рисунках сила тока в миллиамперах была вычислена с помощью закона Ома.

В реальности у нас нет необходимости соединять резисторы параллельно, но мы часто подключаем параллельно другие компоненты. Все лампочки в вашем доме, например, подключены параллельно к основному источнику питания. Важно понять, что при параллельном соединении компонентов суммарное сопротивление цепи снижается. В то же время, если вы добавляете больше путей для электрического тока, общая сила тока в цепи увеличивается.

Закон Ома исключительно полезен. Например, он поможет точно рассчитать, какое последовательное сопротивление нужно добавить к светодиоду, чтобы защитить его и вместе с тем обеспечить максимум яркости.

Первый этап — ознакомиться с характеристиками светодиода, предоставленными производителем. Эта информация легко доступна в паспорте изделия, который вы можете найти онлайн. Предположим, у вас есть светодиод, выпущенный компанией Vishay Semiconductors. Вы знаете номер модели, TLHR5400, т. к. он был напечатан на ярлыке, когда вы получали набор светодиодов по почте, и вы отрезали ярлык и храните его вместе со светодиодами. (Рекомендую всегда делать именно так.)

Все, что вам необходимо сделать — это ввести в поле поиска на сайте Google марку компонента и название компании-производителя:

vishay tlhr5400

Давайте продолжим работу со светодиодом Vishay. Теперь вы знаете, что он хорошо работает при напряжении 2 В и токе в 20 мА, закон Ома подскажет вам остальное.

Самый первый результат — это паспорт изделия, предлагаемого компанией Vishay. Прокрутите страницу, и вы увидите информацию, которая вам необходима. Фрагмент снимка экрана показан на рис. 1.56. Рамкой выделены: номер модели (слева) и два вида прямого напряжения (справа). «ТУР.» означает «обычное», а «МАХ.» — «максимальное». Таким образом, светодиод должен работать при разности потенциалов 2 В. Но что означает столбец «at I F(mA)»? Вспомните, что буква I служит для обозначения силы тока в цепи. Буква «F» означает «Forward» — «прямой». Таким образом, прямое напряжение в таблице измеряется при прямом токе 20 мА, что является рекомендуемым значением для этого светодиода.

А если у вас светодиод Kingbright WP7113SGC? На этот раз второй результат поиска Google приведет вас к соответствующему паспорту изделия, в котором на второй странице указано типичное прямое напряжение 2,2 В, максимальное 2,5 В, а максимальный прямой ток составляет 25 мА. Структура паспорта компонентов Kingbright отличается от паспорта Vishay, но информацию по-прежнему легко найти.

Для простой схемы, показанной на рис. 1.57, вам следует определить правильный номинал резистора.

Начнем с повторения правила, которое я приводил ранее:

• Если вы определяете разность потенциалов для всех устройств в цепи, общее значение останется таким же, как напряжение батареи питания.

Батарея обеспечивает напряжение 9 В, из которых 2 В необходимо светодиоду. Поэтому резистор должен понижать напряжение на 7 В. А что насчет силы тока? Вспомните другое известное вам правило:

• Сила тока в простой цепи одинакова в любой ее точке.

Поэтому сила тока через резистор будет такой же, как сила тока через светодиод. Ваша цель — 20 мА, но закон Ома требует приведения всех единиц к соответствию. Если вы работаете с вольтами и омами, вы должны выразить силу тока в амперах. 20 мА составляют 20/1000 ампер, что равно 0,02 ампера.

Теперь вы можете записать то, что вам известно:

V = 7

I = 0,02

Какой вариант формулы закона Ома необходимо использовать? Тот, в котором искомый параметр находится слева:

R = V / I

Теперь подставим значения V и I в формулу:

R = 7 / 0,02

Для расчетов с десятичным разделителем существует прием, о котором я расскажу, но чтобы сэкономить время, получите ответ с помощью калькулятора:

7 / 0,02 = 350 Ом

Это нестандартный номинал резистора, но существует типовое значение 330 Ом. Кроме того, в том случае, если у вас более чувствительный светодиод, можно взять более высокий стандартный номинал — 470 Ом. Вы, вероятно, помните, что я выбрал резистор 470 Ом для эксперимента 3. Теперь вы знаете почему: я предварительно вычислил его номинал.

Некоторые люди совершают ошибку, полагая, что при делении значения напряжения на силу тока для определения подходящего номинала последовательного резистора они должны подставить величину напряжения питания (в данном случае 9 В). Это неправильно, потому что питающее напряжение подается и на резистор, и на светодиод. Чтобы найти требуемый номинал резистора, вы должны рассматривать разность потенциалов только на нем, а она равна 7 В.

Что произойдет, если вы возьмете другой источник питания? Далее в этой книге в ряде экспериментов вы будете использовать источник 5 В. Как это изменит соответствующий номинал резистора?