Die grundlegenden Gesetze elektrischer Schaltungen konzentrieren sich auf eine Handvoll grundlegender Schaltungsparameter, Spannung, Strom, Leistung und Widerstand und definieren, wie sie miteinander verknüpft sind.
Im Gegensatz zu einigen der komplexeren Beziehungen und Formeln der Elektronik werden diese Grundlagen von allen Personen, die mit Elektronik arbeiten, regelmäßig oder sogar täglich verwendet. Diese Gesetze wurden von Georg Ohm und Gustav Kirchhoff entdeckt und sind daher als Ohms-Gesetz und Kirchhoff-Gesetze bekannt.
Das Verständnis dieser Grundregeln ist für jeden, der einen Schaltkreis, eine Elektronik oder ein elektrisches System entwickelt, von entscheidender Bedeutung.
Ohm'sches Gesetz
Das Ohmsche Gesetz ist die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand in einer Schaltung und es ist die gebräuchlichste (und einfachste) Formel in der Elektronik. Das Ohmsche Gesetz kann auf verschiedene Arten geschrieben werden, die alle häufig verwendet werden.
- Der durch einen Widerstand fließende Strom ist gleich der Spannung über dem Widerstand geteilt durch den Widerstand (I = V / R).
- Spannung ist gleich dem Strom, der durch einen Widerstand fließt, multipliziert mit seinem Widerstand (V = IR)
- Der Widerstand ist gleich der Spannung über einem Widerstand geteilt durch den durchfließenden Strom (R = V / I).
Das Ohmsche Gesetz ist auch nützlich bei der Bestimmung der Leistungsmenge, die eine Schaltung verwendet, da die Leistungsaufnahme einer Schaltung gleich dem Strom ist, der durch die Spannung multipliziert wird (P = IV). Das Ohmsche Gesetz kann verwendet werden, um die Leistungsentnahme einer Schaltung zu bestimmen, solange zwei der Variablen im Ohmschen Gesetz für die Schaltung bekannt sind.
Die Ohmsche Gesetzformel ist ein sehr leistungsfähiges Werkzeug in der Elektronik, insbesondere da größere Schaltungen vereinfacht werden können. Das Ohmsche Gesetz ist jedoch auf allen Ebenen des Schaltungsdesigns und der Elektronik unerlässlich. Eine der grundlegendsten Anwendungen des Ohmschen Gesetzes und der Leistungsbeziehung besteht darin, zu bestimmen, wie viel Energie in einem Bauteil als Wärme abgeführt wird. Dies zu wissen ist von entscheidender Bedeutung, damit die richtige Größe der Komponente mit der richtigen Nennleistung für die Anwendung ausgewählt wird.
Wenn Sie beispielsweise einen 50-Ohm-Widerstand für die Oberflächenmontage auswählen, der im normalen Betrieb 5 Volt anzeigt, müssen Sie wissen, dass er abgebaut werden muss (P = IV => P = (V / R) * V => P = (5 Volt ^ 2) / 50 Ohm) = 5 Watt) ½ Watt bei 5 Volt bedeutet, dass ein Widerstand mit einer noch höheren Leistung als 0,5 Watt verwendet werden sollte. Wenn Sie den Stromverbrauch der Komponenten in einem System kennen, wissen Sie, ob möglicherweise zusätzliche thermische Probleme oder Kühlung erforderlich sind, und bestimmen die Größe der Stromversorgung für das System.
Kirchhoffs Zirkelgesetze
Das Ohms-Gesetz zu einem Gesamtsystem zusammen zu binden, ist das Kreislaufgesetz von Kirchhoff. Kirchhoffs aktuelles Gesetz folgt dem Prinzip der Energieerhaltung und besagt, dass die Gesamtsumme des gesamten Stroms, der in einen Knoten (oder Punkt) eines Kreises fließt, gleich der Summe des aus dem Knoten fließenden Stroms ist.
Ein einfaches Beispiel für Kirchhoffs aktuelles Gesetz ist eine Stromversorgungs- und Widerstandsschaltung mit mehreren parallelen Widerständen. Einer der Knoten der Schaltung ist, wo alle Widerstände mit der Stromversorgung verbunden sind. An diesem Knoten liefert die Stromversorgung Strom in den Knoten, und der zugeführte Strom wird auf die Widerstände aufgeteilt und fließt aus diesem Knoten in die Widerstände.
Das Kirchhoffsche Spannungsgesetz folgt ebenfalls dem Prinzip der Energieerhaltung und besagt, dass die Summe aller Spannungen in einer vollständigen Schleife einer Schaltung gleich Null sein muss. Bei Erweiterung des vorherigen Beispiels einer Stromversorgung mit mehreren parallelen Widerständen zwischen der Stromversorgung und Masse sieht jede einzelne Schleife der Stromversorgung, ein Widerstand und Masse dieselbe Spannung über dem Widerstand, da nur ein Widerstandselement vorhanden ist. Wenn eine Schleife einen Satz von Widerständen in Reihe hätte, würde die Spannung an jedem Widerstand gemäß der Ohmschen Gesetzbeziehung geteilt.
