Elektriahelate põhiseadused keskenduvad pinge, voolu, võimsuse ja takistuse põhiparameetritele. Need seadused määratlevad, kuidas iga vooluahela parameeter on omavahel seotud. Need seadused avastasid Georg Ohm ja Gustav Kirchhoff ning neid tuntakse Ohmi ja Kirchhoffi seadustena.
Ohi seadus
Oomi seadus on seos pinge, voolu ja takistuse vahel ahelas. See on kõige levinum (ja kõige lihtsam) elektroonikas kasutatav valem. Ohmi seadust saab kirjutada mitmel viisil, mida kõiki kasutatakse tavaliselt.
- Takistuse kaudu voolav vool võrdub takistuse ületava pingega jagatuna takistusega (I=V/R).
- Pinge võrdub takistit läbiva voolu ja selle takistuse korrutisega (V=IR).
- Takistus võrdub pingega takistis jagatuna seda läbiva vooluga (R=V/I).
Oomi seadus on kasulik ka vooluringi kasutatava võimsuse määramisel, kuna ahela võimsustarve on võrdne seda läbiva vooluga, mis on korrutatud pingega (P=IV). Ohmi seadus määrab vooluahela võimsustarbe seni, kuni kaks Ohmi seaduses sisalduvat muutujat on vooluringi jaoks teada.
Oomi seaduse ja võimsuse seose üks põhirakendus on määrata kindlaks, kui palju võimsust komponendis soojusena hajub. See teave aitab teil valida konkreetse rakenduse jaoks sobiva võimsusega õige suurusega komponendi.
Näiteks kui valite 50-oomise pindpaigaldustakisti, mis näeb normaalse töö ajal pinget 5 volti, peab see 5 volti pingestades hajutama pool vatti. Valem koos järkjärguliste asendustega on:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 volti)² ÷ 50 oomi → 0,5 vatti
Seetõttu on teil vaja takistit, mille nimivõimsus on suurem kui 0,5 vatti. Süsteemi komponentide energiatarbimise teadmine annab teile teada, kas võib tekkida vajadus täiendavate termiliste probleemide või jahutamise järele. See määrab ka süsteemi toiteallika suuruse.
Kirchhoffi vooluringiseadused
Kirchhoffi vooluringiseadused seovad Ohmi seaduse terviklikuks süsteemiks. Kirchhoffi kehtiv seadus järgib energia jäävuse põhimõtet. See väidab, et kogu vooluahela sõlme (või punkti) voolava voolu kogusumma on võrdne sõlmest välja voolava voolu summaga.
Kirchhoffi kehtiva seaduse lihtne näide on mitme paralleelse takistiga toiteallika ja takistusahel. Ahela üks sõlm on koht, kus kõik takistid ühenduvad toiteallikaga. Selles sõlmes genereerib toiteallikas voolu sõlme ja vool jaguneb takistite vahel ning voolab sellest sõlmest välja takistitesse.
Kirchhoffi pingeseadus järgib samuti energia jäävuse põhimõtet. Selles öeldakse, et ahela täieliku ahela kõigi pingete summa peab võrduma nulliga.
Laiendades eelmist näidet toiteallikast, mille toiteallika ja maanduse vahel on paralleelselt mitu takistit, näeb iga toiteallika, takisti ja maanduse eraldiseisev ahel takistis sama pinget, kuna takistit on ainult üks takistuslik element. Kui ahelas on rida takisteid, jagatakse iga takisti pinge vastav alt Ohmi seadusele.