Osnovni zakoni električnih krugova usredotočuju se na osnovne parametre kruga napona, struje, snage i otpora. Ovi zakoni definiraju kako je svaki parametar kruga međusobno povezan. Ove zakone otkrili su Georg Ohm i Gustav Kirchhoff, a poznati su kao Ohmov zakon i Kirchhoffov zakon.
Ohmov zakon
Ohmov zakon je odnos između napona, struje i otpora u krugu. To je najčešća (i najjednostavnija) formula koja se koristi u elektronici. Ohmov zakon može se napisati na nekoliko načina, a svi se često koriste.
- Struja koja teče kroz otpor jednaka je naponu na otporu podijeljenom s otporom (I=V/R).
- Napon je jednak struji koja teče kroz otpornik pomnoženoj s njegovim otporom (V=IR).
- Otpor je jednak naponu na otporniku podijeljenom sa strujom koja teče kroz njega (R=V/I).
Ohmov zakon također je koristan u određivanju količine energije koju strujni krug koristi jer je snaga strujnog kruga jednaka struji koja teče kroz njega, pomnoženoj s naponom (P=IV). Ohmov zakon određuje snagu strujnog kruga sve dok su za krug poznate dvije varijable u Ohmovom zakonu.
Jedna osnovna primjena Ohmovog zakona i odnosa snaga je određivanje količine energije koja se rasipa kao toplina u komponenti. Ove vam informacije pomažu odabrati komponentu prave veličine s odgovarajućom snagom za određenu primjenu.
Na primjer, kada odaberete otpornik za površinsku montažu od 50 ohma koji će vidjeti 5 volti tijekom normalnog rada, mora rasipati pola vata kada dobije 5 volti. Formula s progresivnim zamjenama je:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 volti)² ÷ 50 ohma → 0,5 vata
Stoga će vam trebati otpornik s većom snagom od 0,5 vata. Poznavanje potrošnje energije komponenti u sustavu govori vam jesu li možda potrebni dodatni toplinski problemi ili hlađenje. Također diktira veličinu napajanja za sustav.
Kirchhoffovi kružni zakoni
Kirchhoffovi zakoni sklopa povezuju Ohmov zakon u potpuni sustav. Kirchhoffov trenutni zakon slijedi načelo očuvanja energije. Kaže da je ukupni zbroj svih struja koje teku u čvor (ili točku) u krugu jednak zbroju struja koje izlaze iz čvora.
Jednostavan primjer Kirchhoffovog trenutnog zakona je napajanje i otporni krug s nekoliko paralelnih otpornika. Jedan od čvorova kruga je mjesto gdje se svi otpornici spajaju na napajanje. U ovom čvoru, napajanje generira struju u čvor i struja se dijeli između otpornika i teče iz tog čvora u otpornike.
Kirchhoffov zakon o naponu također slijedi princip očuvanja energije. Kaže da zbroj svih napona u cijeloj petlji kruga mora biti jednak nuli.
Proširujući prethodni primjer napajanja s nekoliko otpornika paralelno između napajanja i uzemljenja, svaka pojedinačna petlja napajanja, otpornika i uzemljenja vidi isti napon na otporniku jer postoji samo jedan otporni element. Ako petlja ima niz otpornika u nizu, napon na svakom otporniku dijeli se prema odnosu Ohmovog zakona.
