De grundläggande lagarna för elektriska kretsar fokuserar på de grundläggande kretsparametrarna spänning, ström, effekt och resistans. Dessa lagar definierar hur varje kretsparameter är kopplad till varandra. Dessa lagar upptäcktes av Georg Ohm och Gustav Kirchhoff och är kända som Ohms lag och Kirchhoffs lagar.
Ohms lag
Ohms lag är förhållandet mellan spänning, ström och resistans i en krets. Det är den vanligaste (och enklaste) formeln som används inom elektronik. Ohms lag kan skrivas på flera sätt, som alla är vanligt förekommande.
- Strömmen som flyter genom ett motstånd är lika med spänningen över motståndet dividerat med motståndet (I=V/R).
- Spänningen är lika med strömmen som flyter genom ett motstånd gånger dess resistans (V=IR).
- Resistans är lika med spänningen över ett motstånd dividerat med strömmen som flyter genom det (R=V/I).
Ohms lag är också användbar för att bestämma mängden effekt en krets använder eftersom strömförbrukningen för en krets är lika med strömmen som flyter genom den, multiplicerad med spänningen (P=IV). Ohms lag bestämmer strömförbrukningen för en krets så länge två av variablerna i Ohms lag är kända för kretsen.
En grundläggande tillämpning av Ohms lag och effektförhållandet är att bestämma hur mycket effekt som avges som värme i en komponent. Den här informationen hjälper dig att välja rätt storlek på komponenten med rätt effekt för en viss applikation.
När du till exempel väljer ett 50-ohms ytmonteringsmotstånd som kommer att se 5 volt under normal drift, måste det försvinna en halv watt när det drar på sig 5 volt. Formeln, med progressiva substitutioner, är:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 volt)² ÷ 50 ohm → 0,5 watt
Därför behöver du ett motstånd med en högre effekt än 0,5 watt. Att känna till strömförbrukningen för komponenterna i ett system låter dig veta om ytterligare termiska problem eller kylning kan krävas. Den dikterar också storleken på strömförsörjningen för systemet.
Kirchhoff's Circuit Laws
Kirchhoffs kretslagar binder Ohms lag till ett komplett system. Kirchhoffs nuvarande lag följer principen om energibevarande. Den anger att den totala summan av all ström som flyter in i en nod (eller punkt) på en krets är lika med summan av strömmen som flyter ut från noden.
Ett enkelt exempel på Kirchhoffs nuvarande lag är en strömförsörjning och en resistiv krets med flera motstånd parallellt. En av kretsens noder är där alla motstånd ansluts till strömförsörjningen. Vid denna nod genererar strömförsörjningen ström in i noden och strömmen delar sig mellan motstånden och flyter ut från den noden och in i motstånden.
Kirchhoffs spänningslag följer också principen om energibevarande. Den anger att summan av alla spänningar i en hel slinga av en krets måste vara lika med noll.
Utvidgar det tidigare exemplet på ett nätaggregat med flera motstånd parallellt mellan strömförsörjningen och jord, varje enskild slinga av strömförsörjningen, ett motstånd och jord ser samma spänning över motståndet eftersom det bara finns en resistivt element. Om en slinga har en uppsättning motstånd i serie delas spänningen över varje motstånd enligt Ohms lagförhållande.
