m01-01 теория 5 мин

Три величины: напряжение, ток, сопротивление

Возьми батарейку AA. На ней написано 1.5 В — но 1.5 вольта есть только между её плюсом и минусом. Отдельно «плюс» никакого напряжения не имеет: он просто кусок металла. Напряжение — это всегда разница между двумя точками, как разница коммитов, а не состояние файла на диске.

Отсюда первое правило, на котором спотыкаются все: щупы мультиметра ставятся в две точки, и прибор показывает разницу. Если оба щупа на одном проводе — будет 0 В, даже если по проводу течёт 10 ампер.

Ток — это сколько заряда проходит через сечение за секунду. 1 ампер = 1 кулон в секунду. В электронике почти всегда миллиамперы: светодиод ест 10–20 мА, ESP32 в Wi-Fi — до 240 мА пиково, моторчик из игрушки — 300–800 мА. Для сравнения: чайник берёт 8–10 А, и провода там толстые не из вредности.

Сопротивление — насколько материал мешает току. 1 ом — это когда 1 вольт проталкивает 1 ампер. У медного провода длиной 1 метр и сечением 0.5 мм² сопротивление около 0.035 Ом — почти ничего. У резистора «1 кОм» — тысяча ом, то есть в 28 тысяч раз больше.

Три величины связаны жёстко: U = I × R. Это не закон природы вроде сохранения энергии, а определение ома и вольта, сшитые вместе. Зная два числа, третье получаешь бесплатно.

Пример, который стоит проделать в голове. Есть 5 В и резистор 1 кОм. Ток = 5 / 1000 = 5 мА. Поставь 100 Ом — ток станет 50 мА, и резистор начнёт греться. Поставь 10 кОм — 0.5 мА, светодиод за ним уже не зажжётся.

Вторая частая путаница — с «минусом». Минус на батарейке не «место, куда уходит ток»: ток возвращается по проводу обратно в источник, и путь должен быть замкнут. Об этом отдельная карточка.

Что важно запомнить: напряжение — разница потенциалов между двумя точками, ток — поток заряда через сечение, сопротивление — свойство материала этому потоку мешать. Всё остальное в электронике вырастает из этой тройки.

Напряжение, ток и сопротивление на одной схеме: 9 В, 1 кОм → 9 мА
Напряжение, ток и сопротивление на одной схеме: 9 В, 1 кОм → 9 мА
Зачем

Без этой тройки дальше не читается ничего: любой расчёт, любая поломка, любой даташит говорят на этом языке.

Сделай сейчас

Возьми любую батарейку и мультиметр. Измерь напряжение между плюсом и минусом, потом между плюсом и тем же плюсом. Запиши оба числа: 1.5 В и 0 В. Это и есть «напряжение — разница».

Проверь себя

На резисторе 220 Ом падает 5 В. Какой через него течёт ток?

I = U / R = 5 / 220 ≈ 22.7 мА. Такой ток уже на грани для обычного светодиода — поэтому в схеме «LED + резистор» считают от разности напряжений, а не от питания целиком.

Пройти тест 5 заданий
0 из 102 · 0%
Источники
  1. Wikipedia: Voltage
    напряжение как разность потенциалов
  2. Wikipedia: Electric current
    определение ампера
  3. Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники», гл. 1
    гл. 1: напряжение, ток, сопротивление
Открывает
Закон Ома: U = I × R
Входит в маршруты
С нуля за вечер
Теги
основы напряжение ток