Näiden perussääntöjen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää kaikille, jotka suunnittelevat piiriä, elektroniikkaa tai sähköjärjestelmää.
Peruspiirilakeja
Sähköpiirien peruslainsäädöt keskittyvät kourallisiin peruspiiriparametreihin, jännite, virta, teho ja vastus sekä määrittelevät, miten ne ovat toisiinsa yhteydessä. Toisin kuin monimutkaisemmissa elektroniikan suhteissa ja kaavoissa, näitä perusasioita käytetään säännöllisesti, jos ei päivittäin, jokaisella, joka työskentelee elektroniikan kanssa. Nämä lait löysivät Georg Ohm ja Gustav Kirchhoff ja tunnetaan Ohms-lain ja Kirchhoffin lakeja.
Ohms-laki
Ohmia koskeva laki on virtapiirin jännitteen, virran ja vastuksen välinen suhde, ja se on yleisin (ja yksinkertaisin) kaava, jota käytetään elektroniikassa. Ohms-lain mukaan vastuksen läpi kulkeva virta on yhtä suuri kuin vastuksen koko jännite jaettuna resistanssilla (I = V / R). Ohmia koskeva laki voidaan kirjoittaa useilla tavoilla, joita kaikkia käytetään yleisesti. Esimerkiksi - Jännite on yhtä suuri kuin vastuksen ajan virtaavan virran (V = IR) virta ja vastus on yhtä suuri kuin vastuksen yli oleva jännite jaettuna sen kautta kulkevalla virralla (R = V / R). Ohmia koskeva laki on myös hyödyllinen määritettäessä piirin käyttämän tehon määrää, koska piirin virranotto on yhtä suuri kuin jännitteen (P = IV) kautta virtaavan virran. Ohmia koskevaa lakia voidaan käyttää määrittämään piirin tehonveto, kunhan kaksi piiristä ohmia koskevassa lainassa tunnetaan piiristä.
Ohms-lain kaava on erittäin voimakas elektroniikan väline, varsinkin kun suurempia piirejä voidaan yksinkertaistaa, mutta ohmia koskeva laki on välttämätön kaikilla piirien suunnittelun ja elektroniikan tasoilla. Ohmin lain ja voimasuhteiden yksi perustavanlaatuisimmista sovelluksista on määrittää, kuinka paljon tehoa hajotetaan lämpöä komponenttina. Tietäen, että tämä on kriittinen, jotta oikea koon komponentti, jolla on oikea teho, valitaan sovellukselle. Esimerkiksi, kun valitaan 50 ohminen pintaliitosvastus , joka näkee 5 voltin normaalin toiminnan aikana, tietäen, että sen täytyy haihtua (P = IV => P = (V / R) * V => P = (5volts ^ 2) / 50 ohmia) = 5 wattia) ½ wattia, kun näkee 5 voltin, tarkoittaa, että vastetta, jonka teho on yli 0,5 wattia, olisi käytettävä. Tietokoneen komponenttien tehonkäytön tunteminen kertoo, voidaanko muita lämpöongelmia tai jäähdytystä tarvita ja sanelee järjestelmän virransyötön koon.
Kirchhoffin piirejä
Yhdistämällä ohmia koskeva laki täydelliseen järjestelmään on Kirchhoffin piirilakia. Kirchhoffin nykyinen laki seuraa energiankäytön periaatetta ja toteaa, että kaikkien virtapiirissä solmuun (tai pisteeseen) virtaavan virran summa on yhtä suuri kuin solmun virtaavan virran summa. Yksinkertainen esimerkki kirchhoffin nykyisestä lainasta on virtalähde ja resistiivinen piiri, jossa on useita vastuksia rinnakkain. Yksi piirin solmuista on, jossa kaikki vastukset kytkeytyvät virtalähteeseen. Tässä solmussa virtalähde syöttää virtaa solmuun ja toimitettava virta jakautuu vastusten joukkoon ja virtaa siitä solmusta ja vastuksiin.
Kirchhoffin jännitelaki noudattaa myös energiansäästön periaatetta ja toteaa, että kaikkien jännitteiden summa piirin täydellisessä silmukassa on oltava nolla. Uuden virtalähteen esimerkin laajentaminen useiden vastusten kanssa virransyöttö- ja maadoitusjännitteen välillä, jokaisen virtalähteen, vastuksen ja maan jokaisen yksittäisen silmukan näkee saman jännitteen vastuksen yli, koska vain yksi resistiivinen elementti on olemassa. Jos silmukassa oli sarja vastuksia sarjassa, jännitteen jokaisen vastuksen yli jaetaan ohmien lain suhteen mukaan.