Osnovni zakoni električnih tokokrogov se osredotočajo na osnovne parametre tokokroga napetosti, toka, moči in upora. Ti zakoni določajo, kako je vsak parameter vezja medsebojno povezan. Te zakone sta odkrila Georg Ohm in Gustav Kirchhoff, znani pa so kot Ohmov zakon in Kirchhoffov zakon.
Ohmov zakon
Ohmov zakon je razmerje med napetostjo, tokom in uporom v vezju. Je najpogostejša (in najbolj preprosta) formula, ki se uporablja v elektroniki. Ohmov zakon je mogoče zapisati na več načinov, ki se pogosto uporabljajo.
- Tok, ki teče skozi upor, je enak napetosti na uporu, deljeni z uporom (I=V/R).
- Napetost je enaka toku, ki teče skozi upor, pomnoženem z njegovim uporom (V=IR).
- Upornost je enaka napetosti na uporu, deljeni s tokom, ki teče skozenj (R=V/I).
Ohmov zakon je uporaben tudi pri določanju količine moči, ki jo porabi vezje, ker je moč, ki jo porablja vezje, enaka toku, ki teče skozenj, pomnoženemu z napetostjo (P=IV). Ohmov zakon določa porabo moči vezja, če sta za vezje znani dve spremenljivki Ohmovega zakona.
Ena osnovna uporaba Ohmovega zakona in razmerja moči je določiti, koliko moči se v komponenti razprši kot toplota. Te informacije vam pomagajo izbrati komponento prave velikosti z ustrezno močjo za določeno aplikacijo.
Na primer, ko izberete 50-ohmski upor za površinsko montažo, ki bo med običajnim delovanjem videl 5 voltov, mora pri napetosti 5 voltov izgubiti pol vata. Formula s progresivnimi zamenjavami je:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 voltov)² ÷ 50 ohmov → 0,5 vata
Zato boste potrebovali upor z nazivno močjo večjo od 0,5 W. Poznavanje porabe energije komponent v sistemu vam pove, ali so morda potrebne dodatne toplotne težave ali hlajenje. Narekuje tudi velikost napajalnika za sistem.
Kirchhoffovi krožni zakoni
Kirchhoffovi vezni zakoni povezujejo Ohmov zakon v popoln sistem. Trenutni Kirchhoffov zakon sledi načelu ohranjanja energije. Navaja, da je skupna vsota vseh tokov, ki tečejo v vozlišče (ali točko) na tokokrogu, enaka vsoti tokov, ki tečejo iz vozlišča.
Preprost primer Kirchhoffovega trenutnega zakona je napajalnik in uporovno vezje z več vzporednimi upori. Eno od vozlišč vezja je mesto, kjer se vsi upori povežejo z napajalnikom. V tem vozlišču napajalnik ustvarja tok v vozlišču, tok pa se razdeli med upore in teče iz tega vozlišča v upore.
Kirchhoffov napetostni zakon prav tako sledi načelu ohranjanja energije. Navaja, da mora biti vsota vseh napetosti v celotni zanki vezja enaka nič.
Razširitev prejšnjega primera napajalnika z več upori vzporedno med napajalnikom in ozemljitvijo, vsaka posamezna zanka napajalnika, upora in ozemljitve vidi enako napetost na uporu, ker je samo en uporovni element. Če ima zanka niz zaporedno povezanih uporov, se napetost na vsakem uporu razdeli v skladu z ohmovskim zakonom.
