Основните закони на електрическите вериги се фокусират върху основните параметри на веригата напрежение, ток, мощност и съпротивление. Тези закони определят как всеки параметър на веригата е взаимосвързан. Тези закони са открити от Георг Ом и Густав Кирхоф и са известни като закона на Ом и законите на Кирхоф.
Закон на Ом
Законът на Ом е връзката между напрежение, ток и съпротивление във верига. Това е най-често срещаната (и най-простата) формула, използвана в електрониката. Законът на Ом може да бъде написан по няколко начина, всички от които са често използвани.
- Токът, протичащ през съпротивление, е равен на напрежението върху съпротивлението, разделено на съпротивлението (I=V/R).
- Напрежението е равно на тока, протичащ през резистор, умножен по неговото съпротивление (V=IR).
- Съпротивлението е равно на напрежението върху резистор, разделено на тока, протичащ през него (R=V/I).
Законът на Ом също е полезен при определяне на количеството мощност, използвано от веригата, тъй като мощността, която се консумира от веригата, е равна на тока, протичащ през нея, умножен по напрежението (P=IV). Законът на Ом определя мощността на веригата, стига две от променливите в закона на Ом да са известни за веригата.
Едно основно приложение на закона на Ом и отношението на мощността е да се определи колко мощност се разсейва като топлина в даден компонент. Тази информация ви помага да изберете компонента с правилния размер и подходящата мощност за дадено приложение.
Например, когато изберете 50-омов резистор за повърхностен монтаж, който ще види 5 волта по време на нормална работа, той трябва да разсее половин ват, когато получи 5 волта. Формулата с прогресивни замествания е:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 волта)² ÷ 50 ома → 0,5 вата
Следователно ще ви е необходим резистор с номинална мощност по-голяма от 0,5 вата. Познаването на консумацията на енергия от компонентите в дадена система ви позволява да разберете дали може да са необходими допълнителни топлинни проблеми или охлаждане. Той също така диктува размера на захранването за системата.
Окръжните закони на Кирхоф
Веригите на Кирхоф свързват закона на Ом в пълна система. Настоящият закон на Кирхоф следва принципа за запазване на енергията. Той гласи, че общата сума на всички токове, протичащи във възел (или точка) на верига, е равна на сумата на тока, изтичащ от възела.
Прост пример за текущия закон на Кирхоф е захранваща и резистивна верига с няколко паралелни резистора. Един от възлите на веригата е мястото, където всички резистори се свързват към захранването. В този възел захранването генерира ток в възела и токът се разделя между резисторите и изтича от този възел в резисторите.
Законът за напрежението на Кирхоф също следва принципа за запазване на енергията. Той гласи, че сборът от всички напрежения в пълен контур на верига трябва да е равен на нула.
Разширявайки предишния пример за захранване с няколко резистора в паралел между захранването и земята, всеки отделен контур на захранването, резистор и маса вижда същото напрежение през резистора, тъй като има само един резистивен елемент. Ако веригата има набор от резистори в серия, напрежението на всеки резистор се разделя според съотношението на закона на Ом.
