公開日:2015/03/03
電流や電力の計算式や抵抗器の意味を勉強したのでメモする。
オームの法則
オームの法則。
電圧(V)＝電流(A)×抵抗(Ω)電圧・電流・抵抗を求める時に使える法則。
小学生か中学生かで名前だけ聞いたことはあるけどさっぱり覚えてなかった。
電子回路を組むには必須と思われる。
今回も使った。
電力を求める計算式
電力を求める計算式。
電力(W)＝電流(A)×電圧(V)なんかの法則。
特別な呼び方があるかわからないけどこれで電力を求めることができる。
これも電子回路を組むには必須と思われる。
抵抗器の意味
ブレッドボードとユニバーサル基盤を間違えたからとりあえずブレッドボードなしでLEDを点灯させてみようと思った。
抵抗がほんとに必要か試したかった。
抵抗器を使わずにRaspberry Piの3.3V(電源)とGND(グランド)を直接LEDに接触させてみた。
LED焦げた。
一瞬LEDが点灯したけど煙が出たのですぐ離した。
抵抗は必要だということが確認できた。
ではなぜ必要か。
3.3Vの回路に抵抗なしにLEDだけをつなぐと何が起こるか。
今回使うLEDは電圧2.1Vという仕様。
これはLEDの点灯に2.1Vの電圧が必要であることと同時に回路の電圧が2.1V下がる(電圧降下)ということを意味する。
つまりこのLEDを1つ接続した場合の回路の電圧は3.3－2.1V＝1.2V。
オームの法則を使って電流を算出してみた。※抵抗が0Ωだと式が成り立たないので仮に1Ωとする。
電流＝電圧÷抵抗＝1.2V÷1Ω＝1.2A(1200mA)
定格電流20mAのLEDに対して1200mAの電流がLEDに流れることになる。
そりゃ焦げるわ。
そこで抵抗を入れると何が起こるのか。
てきとーに買ってみた100Ωの抵抗器を使った場合。
電流＝電圧÷抵抗＝1.2V÷100Ω＝0.012A(12mA)
1200mAだった電流を12mAまで下げることができる。
めでたくLEDの仕様をクリアできて点滅するということらしい。
消費電力
抵抗器が必要な意味がわかったところで、もう1つ注意すべきポイントがあった。
LEDにも抵抗器にも定格消費電力があるということ。
今回使うLEDは72mW、抵抗器は1/4W(250mW)だった。
計算してみた。
LEDの消費電力＝0.012A×2.1V＝約0.025W(約25mW)
抵抗器の消費電力＝0.012A×1.2V＝約0.014W(約14mW)
どちらも問題なさそう。
抵抗器を増やす場合
LEDは電流の量によって明るさが変わる。
抵抗を上げると電流が下がることがわかったので、抵抗器を増やせば明るさを落とすことができる。
計算してみた。
電流＝1.2V÷200Ω＝0.006A(6mA)
LEDの消費電力＝0.006A×2.1V＝約0.013W(約13mW)
抵抗の消費電力＝0.006A×1.2V＝約0.007W(約7mW)
1つ抵抗器を増やすと電流も電力も半分になることを確認。
LEDを増やす場合
Raspberry PiのGPIOポートには5Vの電源もある。
5Vの電源を使えば2.1VのLEDを2つ点灯させることができるはず。
この場合の電圧は5V－2.1V×2＝0.8V。
抵抗器は1つとする。
計算してみた。
電流＝0.8V÷100Ω＝0.008A(8mA)
LED1つの消費電力＝0.008A×2.1V＝約0.017W(約17mW)
抵抗の消費電力＝0.008A×0.8V＝約0.006W(約6mW)
これも問題なく動作しそう。
メモしてみたけど自信がない。
テスターを買って確認しながら作業することにしよう。