Ключом к управлению током и напряжением в цепи является закон Ома, определяющий взаимосвязь между сопротивлением, током и напряжением и выражаемый формулой:

U = I×R

где:

• U – это разность потенциалов (напряжение) между двумя точками простой цепи,
• R – сопротивление в омах между двумя этими точками,
• I – ток в амперах, который проходит по этой цепи между двумя точками.

Закон Ома – полученный экспериментальным путем (эмпирический) закон, который устанавливает связь силы тока в проводнике с напряжением на концах проводника и его сопротивлением, был открыт в 1826 году немецким физиком-экспериментатором Георгом Омом.

Строгая формулировка закона Ома может быть записана так:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Проведем небольшой опыт, который позволит нам на практике убедиться в справедливости этого утверждения. Для этого:

• Зайдите в свое рабочее пространство TinkerCad.
• Создайте новое электронное устройство.
• На рабочее поле добавьте резистор, светодиод, источник питания и мультиметр. С помощью проводников создайте замкнутую электрическую цепь.

 Измерив поочередно силу тока в цепи, получим следующую таблицу:

Несложно увидеть, что во всех случаях мы подтвердили истинность закона.

Как жаль, что мы не жили во времена Г. Ома! Может, закон сейчас бы носил другую фамилию 🙂

Существует негласное правило для запоминания этого закона, которое можно изобразить следующим образом:

Закон Ома очень полезен. Например, он помогает нам определить безопасно ли использовать какой-либо компонент в данной цепи. Вместо того, чтобы подвергать воздействию повышенным напряжением компонент до тех пор, пока он не перегорит, мы можем предсказать, как он будет работать.

Например, мы уже выяснили, что со светодиодом в цепь всегда должен быть включен резистор с подходящим значением сопротивления. Как же рассчитать нужное значение?

Большинство стандартных светодиодов рассчитано на напряжение около 2 В, а для того, чтобы светиться, им нужен ток силой 20 мА. Этих двух значений в сочетании со значением напряжения источника питания достаточно для приблизительной оценки нужного значения сопротивления. Нужно лишь воспользоваться формулой закона Ома применительно к нашей задаче:

Например, применительно к схеме

имеем:

То есть, оптимальным является использование резистора с номиналом сопротивления 350 Ом.