На обоих рисунках сила тока в миллиамперах была вычислена с помощью закона Ома.
Рис. 1.54. Два резистора с одинаковым номиналом соединены последовательно
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.
Применение закона Ома
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.)
Рис. 1.55. Два резистора с одинаковым номиналом соединены параллельно
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 IF (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.
Рис. 1.56. Снимок экрана с техническим паспортом светодиода
Как подобрать резистор?
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.
Рис. 1.57. Эта простая схема позволяет вам вычислить номинал резистора
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.