Οι βασικοί νόμοι των ηλεκτρικών κυκλωμάτων επικεντρώνονται στις βασικές παραμέτρους του κυκλώματος της τάσης, του ρεύματος, της ισχύος και της αντίστασης. Αυτοί οι νόμοι ορίζουν πώς κάθε παράμετρος κυκλώματος είναι αλληλένδετη. Αυτοί οι νόμοι ανακαλύφθηκαν από τους Georg Ohm και Gustav Kirchhoff και είναι γνωστοί ως νόμος του Ohm και νόμοι Kirchhoff.
Νόμος του Ohm
Ο νόμος του Ohm είναι η σχέση μεταξύ τάσης, ρεύματος και αντίστασης σε ένα κύκλωμα. Είναι η πιο κοινή (και η πιο απλή) φόρμουλα που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρονικά. Ο νόμος του Ohm μπορεί να γραφτεί με διάφορους τρόπους, όλοι από τους οποίους χρησιμοποιούνται συνήθως.
- Το ρεύμα που διαρρέει μια αντίσταση είναι ίσο με την τάση στην αντίσταση διαιρούμενη με την αντίσταση (I=V/R).
- Η τάση είναι ίση με το ρεύμα που διαρρέει μια αντίσταση επί την αντίστασή της (V=IR).
- Η αντίσταση είναι ίση με την τάση σε μια αντίσταση διαιρούμενη με το ρεύμα που τη διαρρέει (R=V/I).
Ο νόμος του Ohm είναι επίσης χρήσιμος για τον προσδιορισμό της ποσότητας ισχύος που χρησιμοποιεί ένα κύκλωμα επειδή η ισχύς ενός κυκλώματος είναι ίση με το ρεύμα που διαρρέει από αυτό, πολλαπλασιαζόμενο με την τάση (P=IV). Ο νόμος του Ohm καθορίζει την έλξη ισχύος ενός κυκλώματος, εφόσον δύο από τις μεταβλητές του νόμου του Ohm είναι γνωστές για το κύκλωμα.
Μια βασική εφαρμογή του νόμου του Ohm και της σχέσης ισχύος είναι να καθοριστεί πόση ισχύς διαχέεται ως θερμότητα σε ένα εξάρτημα. Αυτές οι πληροφορίες σάς βοηθούν να επιλέξετε το εξάρτημα σωστού μεγέθους με την κατάλληλη ονομαστική ισχύ για μια δεδομένη εφαρμογή.
Για παράδειγμα, όταν επιλέγετε μια αντίσταση επιφανειακής βάσης 50 ohm που θα βλέπει 5 βολτ κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, πρέπει να διαχέει μισό watt όταν εμπνέει 5 βολτ. Ο τύπος, με προοδευτικές αντικαταστάσεις, είναι:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 βολτ)² ÷ 50 ohms → 0,5 watt
Ως εκ τούτου, θα χρειαστείτε μια αντίσταση με ισχύ μεγαλύτερη από 0,5 watt. Η γνώση της χρήσης ενέργειας των εξαρτημάτων σε ένα σύστημα σάς ενημερώνει εάν ενδέχεται να απαιτηθούν πρόσθετα θερμικά προβλήματα ή ψύξη. Επίσης, υπαγορεύει το μέγεθος του τροφοδοτικού για το σύστημα.
Νόμοι του κυκλώματος του Kirchhoff
Οι νόμοι του κυκλώματος του Kirchhoff συνδέουν τον νόμο του Ohm σε ένα πλήρες σύστημα. Ο τρέχων νόμος του Kirchhoff ακολουθεί την αρχή της διατήρησης της ενέργειας. Δηλώνει ότι το συνολικό άθροισμα όλου του ρεύματος που ρέει σε έναν κόμβο (ή ένα σημείο) σε ένα κύκλωμα είναι ίσο με το άθροισμα του ρεύματος που ρέει έξω από τον κόμβο.
Ένα απλό παράδειγμα του τρέχοντος νόμου του Kirchhoff είναι ένα κύκλωμα τροφοδοσίας και αντίστασης με πολλές αντιστάσεις παράλληλα. Ένας από τους κόμβους του κυκλώματος είναι όπου όλες οι αντιστάσεις συνδέονται στο τροφοδοτικό. Σε αυτόν τον κόμβο, το τροφοδοτικό παράγει ρεύμα στον κόμβο και το ρεύμα διαιρείται μεταξύ των αντιστάσεων και ρέει έξω από αυτόν τον κόμβο και μέσα στις αντιστάσεις.
Ο νόμος της τάσης του Kirchhoff ακολουθεί επίσης την αρχή της διατήρησης της ενέργειας. Δηλώνει ότι το άθροισμα όλων των τάσεων σε έναν πλήρη βρόχο ενός κυκλώματος πρέπει να ισούται με μηδέν.
Επεκτείνοντας το προηγούμενο παράδειγμα τροφοδοσίας με πολλές αντιστάσεις παράλληλα μεταξύ του τροφοδοτικού και της γείωσης, κάθε μεμονωμένος βρόχος του τροφοδοτικού, μια αντίσταση και η γείωση βλέπει την ίδια τάση στην αντίσταση, καθώς υπάρχει μόνο μία αντιστατικό στοιχείο. Εάν ένας βρόχος έχει ένα σύνολο αντιστάσεων σε σειρά, η τάση σε κάθε αντίσταση διαιρείται σύμφωνα με τη σχέση νόμου Ohms.
