Az elektromos áramkörök alapvető törvényei a feszültség, áram, teljesítmény és ellenállás alapvető áramköri paramétereire összpontosítanak. Ezek a törvények meghatározzák, hogy az egyes áramköri paraméterek hogyan kapcsolódnak egymáshoz. Ezeket a törvényeket Georg Ohm és Gustav Kirchhoff fedezte fel, és Ohm törvényeként és Kirchhoff törvényeként ismertek.
Ohm törvénye
Az Ohm törvénye a feszültség, az áram és az ellenállás közötti összefüggés az áramkörben. Ez az elektronikában használt leggyakoribb (és legegyszerűbb) képlet. Az Ohm-törvény többféleképpen is felírható, és mindegyiket gyakran használják.
- Az ellenálláson átfolyó áram egyenlő az ellenálláson lévő feszültség osztva az ellenállással (I=V/R).
- A feszültség egyenlő az ellenálláson átfolyó áram szorzatával (V=IR).
- Az ellenállás egyenlő az ellenálláson lévő feszültség osztva a rajta átfolyó árammal (R=V/I).
Az Ohm törvénye az áramkör által felhasznált teljesítmény meghatározásában is hasznos, mivel az áramkör teljesítményfelvétele egyenlő a rajta átfolyó árammal, megszorozva a feszültséggel (P=IV). Az Ohm törvénye meghatározza egy áramkör teljesítményfelvételét, amíg az Ohm törvényben szereplő változók közül kettő ismert az áramkörre vonatkozóan.
Az Ohm-törvény és a teljesítményviszony egyik alapvető alkalmazása annak meghatározása, hogy mennyi teljesítmény disszipálódik hőként egy komponensben. Ez az információ segít kiválasztani a megfelelő méretű alkatrészt az adott alkalmazáshoz megfelelő teljesítményű.
Például, ha olyan 50 ohmos felületre szerelhető ellenállást választ, amely normál működés közben 5 voltot lát, akkor fél wattot kell disszipálnia, amikor 5 voltot vesz fel. A képlet progresszív helyettesítésekkel a következő:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 volt)² ÷ 50 ohm → 0,5 watt
Ezért 0,5 wattnál nagyobb névleges teljesítményű ellenállásra lesz szüksége. Ha ismeri a rendszer összetevőinek energiafelhasználását, akkor tudni fogja, hogy szükség lehet-e további hőproblémákra vagy hűtésre. Ez határozza meg a rendszer tápegységének méretét is.
Kirchhoff áramköri törvényei
Kirchhoff áramköri törvényei az Ohm-törvényt egy teljes rendszerbe kötik. Kirchhoff jelenlegi törvénye az energiamegmaradás elvét követi. Azt állítja, hogy az áramkör egy csomópontjába (vagy pontjába) befolyó összes áram összege megegyezik a csomópontból kifolyó áram összegével.
A Kirchhoff-féle jelenlegi törvény egyszerű példája egy tápegység és egy ellenállás áramkör, amelyben több ellenállás van párhuzamosan. Az áramkör egyik csomópontja az, ahol az összes ellenállás csatlakozik a tápegységhez. Ezen a csomóponton a tápegység áramot generál a csomópontba, és az áram megoszlik az ellenállások között, és kifolyik abból a csomópontból az ellenállásokba.
Kirchhoff feszültségtörvénye is követi az energiamegmaradás elvét. Kimondja, hogy az áramkör teljes hurkában az összes feszültség összegének nullának kell lennie.
A tápegység és a test között párhuzamosan több ellenállást tartalmazó tápegység példáját kiterjesztve a tápegység minden egyes hurok, az ellenállás és a föld ugyanazt a feszültséget látja az ellenálláson, mivel csak egy van. rezisztív elem. Ha egy hurok sorba kapcsolt ellenállásokkal rendelkezik, az egyes ellenállásokon lévő feszültséget az Ohm-törvény összefüggésének megfelelően osztják fel.
