歐姆定律可簡單地定義成:在三種電量(電壓、電流與電阻)中,量和總電壓成正比,但和總電阻成反比。
這可能是電子學中最重要的定理,它的應用非常泛,此定理簡 單且易於了解,同時它是高度複雜的理論,電路與系統分柝的基礎。
圖1歐姆與焦耳定律換算表
歐姆定律的解說
歐姆定律涉及三重電量
(1)電壓,用E代表,單位是伏特(VOLTS)。
(2)電流,用I代表,單位是安培(AMPERES)。
(3)電阻,用R代表,單位是歐姆(OHMS)。
定律是說電壓等於電流乘以電阻(E=IR)
水力系統可籍用來作解說,電壓有如水壓,電流量有水流量,而電阻恰似水力系統中水管內部粗糙的程。
水力系統中幫浦提供水壓,同樣地,在電力系統中,電池提供電壓,水流量同電流量,而水力系統中的阻力,諸如水管的粗糙程度或管徑的突然變換和電力系統中電流在電線或電阻器內所遭到阻力是相似的,對於一道固定的水流,水管愈粗糙,則水流流過管道愈不容易,因此需要大水壓才行,同理,對於一股固定電流,若電子阻力愈大,則電壓需加大,而對於一段固定水壓,若水管阻力愈大,水流則緩慢,因水不易流動,同理,對於一固定電壓,電子阻力愈大,電流則變低。
應用歐姆定律至功率(POWER)
有關功率的一個定理是直接導自歐姆定律,若某一特定量的能源被供給到一能源接收器,至少有部份能量會被吸收,然後或者消失或者被儲存待用,因此,可用的能量將比原先釋出的少。以電性而言,此能量即所謂功率,用瓦特作為衡量的單位從歐姆定理來看,若一定電流通過某定點阻力時,將會有部份電壓在此點失掉,被電阻所失掉,被電阻所吸收掉的能量或功率等於電流量乘以失掉的電壓,換句話說即P
= I E。
個系統的電流量,所以一個系統所需要的功率等於總流量乘以總電壓。
這個功率的概念若是應用在水力系統,很清楚地可看出流經粗水管的水流比平滑水管的水流需要更多能量來驅動。
歐姆定律與CATV系統
為了應用以上二定律至CATV的領域,我們需要先有下列二觀察
1. 每一電子或電力設備需要某一特定量的功率P = I E才能工,因此,針對一固定電壓來設計,此一設備需取足夠的電流以獲取必要的功率。
2. 所有電導體﹝電線和電纜線﹞有一特定但微小的直流﹝DC﹞電阻,單位用歐姆 / 英尺表示,此一直流電阻和導體的直徑成反比。
因此,自觀察第2點和歐姆定理可知,帶著電流的電線,每一英尺會有極少電壓消失,當電流增加,每英尺流失的電壓也跟著增加,明顯地,若電線很長,則流失的電壓總量非常可觀。
電力公司對於這種問題,特別是發生在當發電廠和電力站之間的距離很長時,解決方法是採用非常高的電壓。根據觀察第1點,大量功率﹝POWOR﹞藉由低電流量仍能被傳送,原因是它使得自總廠至電力站之間的電壓流失變小。
在設計CATV設備,製造廠家利用相同的原理,早先,所有CATV產品皆設計成採用30伏特的電壓,目前產品則設計成60或90伏特。既然單一電源供應器只能提供有限電力,利用90伏特的電源供應器能驅動更多設備,因電壓流失﹝亦即電力流失﹞比較小﹝因流經電纜線的電流量較小之故﹞。
明顯地,所產生的結果是整個系統所需的電源供應器減少電力消耗量減少,並且有較佳的支線
/ 幹線比率。這樣一來,整個系統的成本大大減少,有點要注意,由於雙向系統需要較強的電力﹝POWER﹞所以利用60伏特的電源供應器是必要的。