Cum funcționează calculatorul pentru legea lui Ohm
Orice problemă electrică simplă se reduce la patru mărimi: tensiunea (V), curentul (I), rezistența (R) și puterea (P). Dacă știi două dintre ele, le afli și pe celelalte două. Alege perechea pe care o cunoști, introdu valorile, iar calculatorul îți dă toate cele patru mărimi cu prefixe SI puse automat (mA, kΩ, MW…). Primești și conductanța, căldura degajată în BTU/h și, dacă introduci orele de funcționare pe zi și prețul, consumul de energie și costul.
Un grafic arată cum se comportă același consumator la alte tensiuni: la rezistență constantă, curentul crește proporțional cu tensiunea, iar puterea cu pătratul ei. De aceea un aparat de 230 V alimentat la 120 V dă doar cam un sfert din puterea nominală, iar supratensiunile mici scurtează viața rezistențelor de încălzire și a becurilor cu incandescență.
Formulele
Toate cele douăsprezece variante ale formulelor apar în tabelul cu rezultate.
Exemplu de calcul: un fierbător de 2 kW
Cazul implicit este un fierbător de 2.000 W alimentat la 230 V:
- Curent: I = 2.000 ÷ 230 = 8,70 A
- Rezistență: R = 230² ÷ 2.000 = 26,45 Ω
- O oră de fierbere pe zi: 2 kWh, adică 0,50 pe zi la 0,25 pe kWh (în realitate, un fierbător merge câteva minute la o fierbere)
- Căldură degajată: 2.000 W × 3,412 = 6.824 BTU/h
La 120 V, aceeași rezistență ar trage 4,5 A și ar da doar 544 W.
Valori tipice
| Aparat | Tensiune | Putere | Curent | Rezistență |
|---|---|---|---|---|
| Încărcător de telefon (USB 5 V) | 5 V | 10 W | 2 A | 2,5 Ω (echivalent) |
| Încărcător de laptop (USB-C PD) | 20 V | 100 W | 5 A | 4 Ω |
| Bandă LED | 12 V | 24 W | 2 A | 6 Ω |
| Far auto (halogen) | 12 V | 55 W | 4,6 A | 2,6 Ω |
| Fierbător (UE) | 230 V | 2.000–3.000 W | 8,7–13 A | 17,6–26,5 Ω |
| Radiator electric (SUA) | 120 V | 1.500 W | 12,5 A | 9,6 Ω |
| Duș electric instant | 230 V | 9.500 W | 41 A | 5,6 Ω |
| Rezistor THT | 5 V | 53 mW | 10,6 mA | 470 Ω |
Sfaturi
- Verifică cablurile și siguranțele înainte să adaugi consumatori. Cablurile le încălzește curentul, nu puterea. Două radiatoare de 2 kW pe un singur circuit de 230 V și 16 A trag 17,4 A, adică prea mult.
- Ține cont de puterea rezistoarelor. Un rezistor de 470 Ω pus la 12 V disipă 0,31 W; unul de ¼ W s-ar supraîncălzi.
- Calculează pierderile cu P = I²R. Dacă dublezi curentul, pierderile în cablu cresc de patru ori. De aceea liniile de transport funcționează la tensiune înaltă.
- Curentul continuu de joasă tensiune cere cabluri groase. 1 kW la 12 V înseamnă 83 A; la 48 V, doar 21 A. Pentru partea de energie folosește convertorul de unități de putere și calculatorul de cost pe kWh.
- La motoarele de curent alternativ și la electronice include factorul de putere: P = V × I × PF; vezi calculatorul kVA în kW.
Limitări
Legea lui Ohm descrie conductoarele ohmice (liniare) la temperatură constantă. Rezistențele reale se schimbă cu temperatura (filamentul de wolfram are la rece cam o zecime din rezistența de la cald), iar semiconductorii, arcurile electrice și lămpile cu descărcare în gaz sunt neliniare. În circuitele de curent alternativ cu inductanță sau capacitate, înlocuiește R cu impedanța Z și folosește factorul de putere.
Metodă și ipoteze
Legea lui Ohm, V = I · R, leagă tensiunea, curentul și rezistența; legea lui Joule, P = V · I, dă puterea. Combinându-le obții P = I² · R = V² ÷ R, deci oricare două mărimi le determină pe celelalte două. Energia = P × ore ÷ 1.000 (kWh); costul = kWh × preț.
Întrebări frecvente
Ce spune legea lui Ohm?
Câți amperi consumă un aparat de 2.000 W?
Cum calculez wații din volți și amperi?
Ce rezistență are un radiator de 2 kW?
Se aplică legea lui Ohm la LED-uri?
Ce siguranță sau disjunctor îmi trebuie pentru o anumită putere?
Surse și referințe
Integrează acest calculator
Gratuit pentru bloguri, instalatori, școli și ONG-uri. Copiază codul de mai jos; se actualizează singur.