在这篇文章中，我想谈谈欧姆定律。为什么?因为它在日常生活中很有帮助，特别是如果你是一个仪器技术员。我们经常会遇到一些问题，这些问题的答案可以从欧姆定律推导出来。
2018年11月1日更新:图片已被替换，包含工程单位而不是数量。
虽然它被称为“欧姆定律”-别担心，这不会是任何无聊的法律问题…
首先，我想谈谈它的理论方面，然后举一些实用的仪器例子，你会发现这很有用。
那么，让我们来看看这个法律…
背景
让我们从强制性的事实开始:
早在1827年，德国物理学家格奥尔格·欧姆就公布了这条定律。他发现当电流通过电阻时，电流与电阻上的电压降成正比，与电阻的电阻成反比。的电流、电阻和电压之间的关系是欧姆定律．
欧姆定律通常用一个三角形表示(下面的三角形用工程单位表示):
从这个三角形中，你可以计算出每个分量，然后你得到三个公式:
- 电阻(欧姆)=电压(V) /电流(A)
- 电流=电压/电阻
- 电压=电流*电阻
注:在下面的例子中，我将使用符号“U”作为电压量的符号，根据国际SI系统。我知道有时候不同的区域会使用不同的符号来表示电压，比如E或v。这篇文章的目的不是试图标准化符号，而是对欧姆定律的使用进行实践教育。所以，如果你不喜欢“U”，请不要生气。
请注意，必须将毫安电流转换为安培进行计算。
请注意，为了保持公式的简单和易于阅读，我并不总是使用数学上正确的有效数字/数字的数量。不管怎么说，这篇文章更多是写给技术人员的，而不是写给数学家的。
简化示例
让我们看看最简化的电路:
在上面的例子中，我们有一个24 VDC的电源电压，我们已经将一个1200欧姆的电阻连接到它。有20 mA (0.02 a)电流通过电路。
如果我们在24v电源中加入一个1200欧姆的电阻，我们想知道电路中有多少电流，我们可以用欧姆定律很容易地计算出来:
I = U / R = 24v / 1200欧姆= 0.02 A (= 20 mA)
如果我们知道电压是24V，我们想要20ma的电流，我们可以计算所需的电阻:
R = U / I = 24v / 0.02 A = 1200欧姆
或者，如果我们有一个1200欧姆的电阻，我们想要得到20毫安的电流，我们需要施加多少电压:
U = I * R = 1200欧姆* 0.02 A = 24v
地点:
U =电压[V]
[标准答案][A]
电阻[欧姆]
因此，如果我们有24 V的回路电源，我们想要得到4 mA的电流，我们需要增加一个更大的电阻:
R = U / I = 24 / 0.004 A = 6000 ω。
因此，我们需要添加一个6000欧姆(6 kohms)电阻，以获得4毫安的电流。
实际的例子
例1 - 250欧姆HART电阻
我们有一个正常的电路，发射机提供24v电源，为了使用HART通信，我们有一个250欧姆的电阻与发射机串联:
当电流通过250欧姆的电阻器时，电阻器上有一个电压降，所以一些电压在那里损失了。当电流为20毫安时，有多少供电电压到达发射机?
当电流为20 mA时，我们可以计算出超过250欧姆的电阻将会有一个电压降:
U = I * R = 0.02 A * 250欧姆= 5 V
这意味着在250欧姆电阻上有5伏的电压下降，所以我们有19伏留给发射器，这当然足以让发射器工作。但是如果我们有一个更低的回路供电电压，比如说17伏特，开始时，发射机就只剩下12伏特了，这是它工作的极限。
Ex 2 -用串联电阻测量发射机电流
如果你不想打破回路或打开发射机的盖子来测量电流，你可以在发射机的串联上安装一个精密电阻，然后测量电阻上的电压降来计算电流。
电阻上的电压降取决于电阻值和通过它的电流。例如，如果你安装一个100欧姆的电阻串联发射机，其电压降将是:
在4 mA => 0.004 A * 100欧姆= 0.4 V
在20 mA => 0.02 A * 100欧姆= 2.0 V
当然，电阻需要非常精确和稳定，因为电阻值中的任何误差都会在计算电流中给出类似的误差。
电阻越大，得到的电压就越大。最好记住，如果电阻非常大，那么你将失去很多电源电压的电阻。
ex3 - mA仪表电阻与发射机的测试二极管连接
这是我在之前的博客中讨论过的话题。在这个例子中，理解欧姆定律也需要理解这个问题。你可以在下面的链接中找到这篇博文:
ex4 -高电阻电路的电源
你可能有一个电路，其中仪器有一个高内阻。假设一个旧的I/P转换器有800欧姆的电阻。你需要产生一个4到20毫安的信号来控制转换器。你需要多少供电电压才能做到这一点?
为了在800欧姆的电路上产生20毫安的电流，你需要:
U = I * R = 0.02 A * 800欧姆= 16伏。
因此，您将需要一个回路电源，其电压至少为16伏。
供电线路的电阻太大
如果有太多的阻力在发射机的补给线,循环供应的发射机可以边太小,它可能发生,发射机工作完美的马较低的信号,但是当它需要提供大电流(例如马18岁以上),电压降得太低，发射机就会自动关闭。这仅仅是因为连接电阻中的电压降随着电流的增大而增大。可能会发生这样的情况:在电流较小的情况下，电压是可以接受的，发射机得到足够的供电电压，但在电流较高的情况下，连接的电压降过大，发射机得不到足够高的电压，关闭电源。
当变送器关闭时，电流下降，电源电压又跳升，变送器又开始正常工作。这种间歇性故障很难发现。
Ex 6 - mA表/伏特计
还要记住，在实践中，毫安表的内阻不是零欧姆，但它有一定的内阻(几欧姆或几十欧姆)。因此，在实际操作中，在毫安表上会有一些电压降。
此外，电压表没有无限电阻，但它有一定的内阻(兆欧姆)。当你进行测量时，这些电阻可能会产生一些不想要的影响。因此，电压表将在被测电路上施加一些负载，尽管这只是在某些敏感电路/应用中有效的问题。当你在一个高电阻电路中测量一个低电压(几十或几百毫伏)的信号，并且你有一个高的精度要求(±几毫伏)时，这是特别重要的。如果电压表的电阻太小，一接通电压表，测量的电压就会下降，所以得不到准确的结果。在某些情况下，用过低的内阻连接电压表可能会导致电路在连接电压表时跳闸。
结论
欧姆定律很简单也很容易理解。如果你和电路打交道，它有很多用途。它通常也非常有用的仪表世界，在那里你与回路供应，电流信号和电阻工作。
我希望这篇文章简单实用，能给你一些有用的建议。
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