Le leggi di base dei circuiti elettrici si concentrano sui parametri di base del circuito di tensione, corrente, potenza e resistenza. Queste leggi definiscono come ogni parametro del circuito è correlato. Queste leggi furono scoperte da Georg Ohm e Gustav Kirchhoff e sono conosciute come legge di Ohm e leggi di Kirchhoff.
Legge di Ohm
La legge di Ohm è la relazione tra tensione, corrente e resistenza in un circuito. È la formula più comune (e più semplice) utilizzata in elettronica. La legge di Ohm può essere scritta in diversi modi, tutti comunemente usati.
- La corrente che scorre attraverso una resistenza è uguale alla tensione ai capi della resistenza divisa per la resistenza (I=V/R).
- La tensione è uguale alla corrente che scorre attraverso un resistore moltiplicata per la sua resistenza (V=IR).
- La resistenza è uguale alla tensione ai capi di un resistore divisa per la corrente che lo attraversa (R=V/I).
La legge di Ohm è utile anche per determinare la quantità di potenza utilizzata da un circuito perché la potenza assorbita da un circuito è uguale alla corrente che lo attraversa, moltiplicata per la tensione (P=IV). La legge di Ohm determina l'assorbimento di potenza di un circuito fintanto che due delle variabili nella legge di Ohm sono note per il circuito.
Un'applicazione di base della legge di Ohm e della relazione di potenza consiste nel determinare quanta potenza viene dissipata come calore in un componente. Queste informazioni ti aiutano a scegliere il componente della giusta dimensione con la corretta potenza nominale per una determinata applicazione.
Ad esempio, quando selezioni un resistore a montaggio superficiale da 50 ohm che vedrà 5 volt durante il normale funzionamento, deve dissipare mezzo watt quando raggiunge 5 volt. La formula, con sostituzioni progressive, è:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 volt)² ÷ 50 ohm → 0,5 watt
Pertanto, avrai bisogno di un resistore con una potenza nominale maggiore di 0,5 watt. Conoscere il consumo energetico dei componenti di un sistema consente di sapere se potrebbero essere necessari ulteriori problemi termici o di raffreddamento. Determina anche la dimensione dell'alimentatore per il sistema.
Leggi del circuito di Kirchhoff
Le leggi del circuito di Kirchhoff legano la legge di Ohm in un sistema completo. La legge attuale di Kirchhoff segue il principio di conservazione dell'energia. Afferma che la somma totale di tutta la corrente che fluisce in un nodo (o punto) su un circuito è uguale alla somma della corrente che esce dal nodo.
Un semplice esempio della legge della corrente di Kirchhoff è un alimentatore e un circuito resistivo con diversi resistori in parallelo. Uno dei nodi del circuito è dove tutti i resistori si collegano all'alimentazione. In questo nodo, l'alimentatore genera corrente nel nodo e la corrente si divide tra i resistori e fluisce da quel nodo e nei resistori.
La legge sulla tensione di Kirchhoff segue anche il principio di conservazione dell'energia. Afferma che la somma di tutte le tensioni in un anello completo di un circuito deve essere uguale a zero.
Estendendo l'esempio precedente di un alimentatore con diversi resistori in parallelo tra l'alimentatore e la terra, ogni singolo anello dell'alimentatore, un resistore e la terra vede la stessa tensione attraverso il resistore poiché ce n'è solo uno elemento resistivo. Se un circuito ha una serie di resistori in serie, la tensione su ciascun resistore viene divisa in base alla relazione della legge degli Ohm.
