一页看懂欧姆定律
直流电路里几乎所有的计算都围绕四个量:电压 V(推力)、电流 I(流量)、电阻 R(阻碍)和功率 P(每秒转换的能量)。欧姆定律把前三个连起来:V = I × R;功率公式再补上第四个:P = V × I。知道其中任意两个,另外两个就能算出来,所以这个计算器让你先选"已知哪两个"。
十二种变形
| 求 | 用电压与电流 | 用电阻 |
|---|---|---|
| 电压 V | — | V = I × R = √(P × R) |
| 电流 I | I = P ÷ V | I = V ÷ R = √(P ÷ R) |
| 电阻 R | R = V ÷ I | R = V² ÷ P = P ÷ I² |
| 功率 P | P = V × I | P = I² × R = V² ÷ R |
三个常见例子
- 12 V 加在 24 Ω 电阻上:I = 12 ÷ 24 = 0.5 A,P = 12 × 0.5 = 6 W——必须选 10 W 以上的功率电阻,1/4 W 的会烧掉。
- 5 V 电源给 LED 提供 20 mA:R = 5 ÷ 0.02 = 250 Ω,P = 5 × 0.02 = 0.1 W,用 1/4 W 电阻即可。
- 220 V 上的 2 kW 电水壶:I = 2000 ÷ 220 = 9.1 A,R = 220² ÷ 2000 = 24.2 Ω。
单位与"毫安陷阱"
欧姆定律只在单位统一时成立:伏配安配欧,或者毫伏配毫安配欧。电子DIY里最常见的算错,就是用伏除以毫安却把结果当成欧——结果差一千倍。上面的单位选择器会自动换算;手算时请先统一到基本单位。
交流不是直流:有效值、峰值与平均值
标称 220 V 的市电并不是一直 220 V,而是在约 +311 V 与 −311 V 之间每秒来回 50 次。220 V 这个数字是有效值(RMS),选它的原因是:它和 220 V 直流产生的发热效果相同。正弦波的关系是:
- 峰值 = 有效值 × √2(220 V 有效值 → 311 V 峰值),峰峰值 = 2 × 峰值(622 V)。
- 有效值 = 峰值 ÷ √2,全波整流后的平均值为峰值的 0.637 倍。
- 算功率、发热、电阻功率余量用有效值;选绝缘、电容和晶体管耐压时看峰峰值——220 V 电路上标"400 V"的电容余量很小,因为峰值已经 311 V,还有浪涌。
对纯电阻负载,欧姆定律在每一瞬间都成立,所以 P = V² ÷ R 可以直接用有效值计算,不需要额外系数;但如果用峰值代入,就必须除以 2 才得到平均功率——这正是很多人算出"电阻发烫"的原因。
常见问题解答
欧姆定律一句话怎么说?
电压等于电流乘以电阻(V = I × R)。变形得 I = V ÷ R、R = V ÷ I。再加上功率公式 P = V × I,任意知道两个量就能求出另外两个。
知道电压和电阻,怎么算功率?
P = V² ÷ R。12 V 加在 24 Ω 上:144 ÷ 24 = 6 W。知道电流后也可以用 P = I² × R 得到同样结果——手上有电源电压时用前者,知道电流时用后者。
LED 限流电阻该选多大?
用(电源电压 − LED 正向压降)÷ 目标电流:5 V 电源、2 V 压降、20 mA,得到 150 Ω。再算功率 P = I² × R = 0.02² × 150 = 0.06 W,普通 1/4 W 电阻就够。
有效值和峰值有什么区别?
有效值(RMS)是"发热效果等同于直流"的那个值,峰值是瞬间最大值。正弦波下峰值 = 有效值 × √2:220 V 有效值的市电峰值约 311 V,峰峰值 622 V。算功率用有效值,选耐压用峰峰值。
为什么用毫安计算会算错?
因为单位不统一。5 V ÷ 20 mA = 0.25,这个 0.25 的单位是"伏每毫安",等于 250 Ω 而不是 0.25 Ω。要么先把毫安换成安(20 mA = 0.02 A),要么全程用毫伏、毫安和欧来计算。
欧姆定律适用于交流电路吗?
对电阻性负载适用,用有效值代入即可:220 V 有效值下的 24.2 Ω 加热丝,电流 9.1 A、功率 2 kW。但电机、变压器、电容这些要用阻抗和相位来计算,需要考虑复数关系,不再是简单的 V = I × R。