Les lleis bàsiques dels circuits elèctrics se centren en els paràmetres bàsics del circuit de tensió, corrent, potència i resistència. Aquestes lleis defineixen com s'interrelaciona cada paràmetre del circuit. Aquestes lleis van ser descobertes per Georg Ohm i Gustav Kirchhoff, i es coneixen com a llei d'Ohm i lleis de Kirchhoff.
Llei d'Ohm
La llei d'Ohm és la relació entre la tensió, el corrent i la resistència en un circuit. És la fórmula més comuna (i més senzilla) utilitzada en electrònica. La llei d'Ohm es pot escriure de diverses maneres, totes les quals s'utilitzen habitualment.
- El corrent que circula per una resistència és igual a la tensió a través de la resistència dividida per la resistència (I=V/R).
- La tensió és igual al corrent que circula per una resistència multiplicada per la seva resistència (V=IR).
- La resistència és igual a la tensió a través d'una resistència dividida pel corrent que la travessa (R=V/I).
La llei d'Ohm també és útil per determinar la quantitat de potència que utilitza un circuit perquè el consum d'energia d'un circuit és igual al corrent que hi circula, multiplicat per la tensió (P=IV). La llei d'Ohm determina el consum de potència d'un circuit sempre que dues de les variables de la llei d'Ohm es coneguin per al circuit.
Una aplicació bàsica de la llei d'Ohm i la relació de potència és determinar quanta potència es dissipa com a calor en un component. Aquesta informació us ajuda a triar el component de mida adequada amb la potència nominal adequada per a una aplicació determinada.
Per exemple, quan seleccioneu una resistència de muntatge en superfície de 50 ohms que veurà 5 volts durant el funcionament normal, ha de dissipar mig watt quan incorre en 5 volts. La fórmula, amb substitucions progressives, és:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 volts)² ÷ 50 ohms → 0,5 watts
Per tant, necessitareu una resistència amb una potència nominal superior a 0,5 watts. Conèixer l'ús d'energia dels components d'un sistema us permet saber si es poden requerir problemes tèrmics o refrigeració addicionals. També dicta la mida de la font d'alimentació del sistema.
Lleis del circuit de Kirchhoff
Les lleis del circuit de Kirchhoff lliguen la llei d'Ohm en un sistema complet. La llei actual de Kirchhoff segueix el principi de conservació de l'energia. Afirma que la suma total de tot el corrent que flueix cap a un node (o punt) en un circuit és igual a la suma del corrent que surt del node.
Un exemple senzill de la Llei actual de Kirchhoff és una font d'alimentació i un circuit resistiu amb diverses resistències en paral·lel. Un dels nodes del circuit és on totes les resistències es connecten a la font d'alimentació. En aquest node, la font d'alimentació genera corrent al node i el corrent es divideix entre les resistències i surt d'aquest node cap a les resistències.
La llei de voltatge de Kirchhoff també segueix el principi de conservació de l'energia. Afirma que la suma de totes les tensions d'un bucle complet d'un circuit ha de ser igual a zero.
Ampliant l'exemple anterior d'una font d'alimentació amb diverses resistències en paral·lel entre la font d'alimentació i la terra, cada bucle individual de la font d'alimentació, una resistència i terra veuen la mateixa tensió a través de la resistència, ja que només n'hi ha una. element resistiu. Si un bucle té un conjunt de resistències en sèrie, la tensió a cada resistència es divideix segons la relació de la llei d'Ohms.
