De basiswetten van elektrische circuits richten zich op de basiscircuitparameters van spanning, stroom, vermogen en weerstand. Deze wetten bepalen hoe elke circuitparameter met elkaar samenhangt. Deze wetten zijn ontdekt door Georg Ohm en Gustav Kirchhoff en staan bekend als de wet van Ohm en de wetten van Kirchhoff.
De wet van Ohm
De wet van Ohm is de relatie tussen spanning, stroom en weerstand in een circuit. Het is de meest voorkomende (en meest eenvoudige) formule die in de elektronica wordt gebruikt. De wet van Ohm kan op verschillende manieren worden geschreven, die allemaal vaak worden gebruikt.
- De stroom die door een weerstand vloeit is gelijk aan de spanning over de weerstand gedeeld door de weerstand (I=V/R).
- Spanning is gelijk aan de stroom die door een weerstand vloeit maal zijn weerstand (V=IR).
- Weerstand is gelijk aan de spanning over een weerstand gedeeld door de stroom die erdoor vloeit (R=V/I).
De wet van Ohm is ook nuttig bij het bepalen van de hoeveelheid stroom die een circuit gebruikt, omdat het opgenomen vermogen van een circuit gelijk is aan de stroom die er doorheen vloeit, vermenigvuldigd met de spanning (P=IV). De wet van Ohm bepaalt het stroomverbruik van een circuit zolang twee van de variabelen in de wet van Ohm bekend zijn voor het circuit. Een basistoepassing van de wet van Ohm en de machtsverhouding is om te bepalen hoeveel stroom als warmte in een component wordt gedissipeerd. Deze informatie helpt u bij het kiezen van de juiste maat component met het juiste vermogen voor een bepaalde toepassing. Als u bijvoorbeeld een weerstand voor opbouwmontage van 50 ohm selecteert die tijdens normaal bedrijf 5 volt zal zien, moet deze een halve watt dissiperen wanneer deze 5 volt oploopt. De formule, met progressieve substituties, is:
- P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 volt)² ÷ 50 ohm → 0,5 watt
Daarom heb je een weerstand nodig met een hoger vermogen dan 0,5 watt. Als u het stroomverbruik van de componenten in een systeem kent, weet u of er extra thermische problemen of koeling nodig zijn. Het bepaalt ook de grootte van de voeding voor het systeem.
Circuitwetten van Kirchhoff
De circuitwetten van Kirchhoff verbinden de wet van Ohm tot een compleet systeem. De huidige wet van Kirchhoff volgt het principe van behoud van energie. Het stelt dat de totale som van alle stroom die naar een knooppunt (of punt) op een circuit stroomt, gelijk is aan de som van de stroom die uit het knooppunt stroomt. Een eenvoudig voorbeeld van de huidige wet van Kirchhoff is een voeding en een weerstandscircuit met meerdere parallelle weerstanden. Een van de knooppunten van het circuit is waar alle weerstanden op de voeding worden aangesloten. Op dit knooppunt genereert de voeding stroom in het knooppunt en de stroom verdeelt zich over de weerstanden en stroomt uit dat knooppunt en in de weerstanden. De spanningswet van Kirchhoff volgt ook het principe van behoud van energie. Het stelt dat de som van alle spanningen in een volledige lus van een circuit gelijk moet zijn aan nul. Door het vorige voorbeeld van een voeding uit te breiden met meerdere weerstanden parallel tussen de voeding en aarde, ziet elke afzonderlijke lus van de voeding, een weerstand en aarde dezelfde spanning over de weerstand omdat er slechts één weerstandselement is. Als een lus een reeks weerstanden in serie heeft, wordt de spanning over elke weerstand verdeeld volgens de wet van Ohm.
