חוקי היסוד של מעגלים חשמליים מתמקדים בקומץ של מעגלים בסיסיים במעגל, מתח, זרם, הספק והתנגדות, ומגדירים כיצד הם קשורים זה לזה.
שלא כמו חלק מהיחסים האלקטרוניים המורכבים יותר, נוסחאות אלו משמשות בסיס קבוע, אם לא יומי, על ידי כל מי שעובד עם אלקטרוניקה. חוקים אלה התגלו על ידי גיאורג אוהם וגוסטב קירכהוף, ולכן ידועים כחוק אוהם וחוקי קירכהוף.
הבנת הכללים הבסיסיים האלה היא קריטית לכל מי שמעצב מעגל, אלקטרוניקה או מערכת חשמל.
חוק אוהם
חוק אוהם הוא הקשר בין מתח, זרם, התנגדות במעגל וזה הנפוץ ביותר (והפשוטה ביותר) הנוסחה המשמשים האלקטרוניקה. חוק אוהם ניתן לכתוב במספר דרכים, אשר כולם נפוץ.
- הזרם העובר דרך התנגדות שווה למתח על פני ההתנגדות המחולקת בהתנגדות (I = V / R).
- המתח שווה לזרימה הנוכחית דרך הנגד פעמים ההתנגדות שלה (V = IR)
- ההתנגדות שווה למתח על פני הנגד מחולק הזרם הנוכחי דרך זה (R = V / I).
חוק אוהם הוא גם שימושי בקביעת כמות כוח מעגל משתמש מאז כוח השרטוט של מעגל שווה הנוכחי זורם דרכו פעמים המתח (P = IV). חוק אוהם ניתן להשתמש כדי לקבוע את כוח לצייר של מעגל כל עוד שני משתנים חוק אוהם ידועים במעגל.
נוסחת החוק אוהם הוא כלי חזק מאוד בתחום האלקטרוניקה, במיוחד מאז מעגלים גדולים יותר ניתן לפשט, אבל חוק אוהם הוא חיוני בכל הרמות של עיצוב המעגלים ואלקטרוניקה. אחד היישומים הבסיסיים ביותר של חוק אוהם ואת יחסי הכוח היא לקבוע כמה כוח הוא התפוגג כמו חום ברכיב. ידיעה זו היא קריטית, כך שהמרכיב בגודל הנכון עם דירוג הכוח הנכון נבחר עבור היישום.
לדוגמה, בעת בחירת הנגד של 50 ohm על פני השטח אשר יראה 5 וולטים במהלך פעולה רגילה, ידיעה שתצטרך להתפזר (P = IV => P = (V / R) * V => P = (5volts ^ 2) 50 וואט) ½ וואט כאשר הוא רואה 5 וולט אומר כי נגד עם דירוג כוח גדול אפילו יותר מ 0.5 וואט יש להשתמש. לדעת את צריכת החשמל של רכיבים במערכת מאפשרת לך לדעת אם בעיות תרמיות נוספות או קירור ייתכן שיהיה צורך ומכתיב את גודל אספקת החשמל עבור המערכת.
חוקי המעגל של קירכהוף
קשירת חוק אוהם יחד לתוך מערכת שלמה הוא חוקי המעגל של Kirchhoff. החוק הנוכחי של Kirchhoff עוקב אחר עקרון שימור האנרגיה וקובע כי הסכום הכולל של כל הזרם הזורם לצומת (או נקודה) במעגל שווה לסכום הזרם הנוכחי של הצומת.
דוגמה פשוטה לחוק הנוכחי של Kirchhoff היא ספק כוח ומעגל התנגדות עם מספר נגדים במקביל. אחד הצמתים של המעגל הוא המקום שבו כל הנגדים מתחברים לאספקת החשמל. בצומת זה, אספקת החשמל מספקת זרם לצומת והזרם המסופק מחולק בין הנגדים וזורם מהצומת אל הנגדים.
חוק המתח של קירכהוף גם עוקב אחר עקרון שימור האנרגיה, ומציין כי סכום כל המתחים בלולאה שלמה של מעגל חייב להיות שווה לאפס. הרחבת הדוגמה הקודמת של ספק כוח עם מספר נגדים במקביל בין אספקת החשמל לקרקע, כל לולאה בודדת של ספק הכוח, נגד, ואת הקרקע רואה את אותו מתח על פני הנגד מאז יש רק מרכיב אחד resistive. אם לולאה היתה קבוצה של נגדים בסדרה המתח על פני כל הנגד יהיה מחולק על פי יחסי חוק אוהם.
