กฎพื้นฐานของวงจรไฟฟ้าเน้นที่พารามิเตอร์วงจรพื้นฐานของแรงดัน กระแส กำลัง และความต้านทาน กฎหมายเหล่านี้กำหนดว่าพารามิเตอร์วงจรแต่ละตัวมีความสัมพันธ์กันอย่างไร กฎหมายเหล่านี้ถูกค้นพบโดย Georg Ohm และ Gustav Kirchhoff และรู้จักกันในชื่อกฎของโอห์มและกฎหมายของ Kirchhoff
กฎของโอห์ม
กฎของโอห์มคือความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน กระแส และความต้านทานในวงจร เป็นสูตรทั่วไป (และง่ายที่สุด) ที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ กฎของโอห์มสามารถเขียนได้หลายวิธี ซึ่งทั้งหมดนี้ใช้กันทั่วไป
- กระแสที่ไหลผ่านแนวต้านเท่ากับแรงดันข้ามแนวต้านหารด้วยความต้านทาน (I=V/R)
- แรงดันเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานคูณด้วยความต้านทาน (V=IR)
- ความต้านทานเท่ากับแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานหารด้วยกระแสที่ไหลผ่าน (R=V/I)
กฎของโอห์มยังมีประโยชน์ในการกำหนดปริมาณพลังงานที่วงจรใช้เพราะกำลังดึงของวงจรเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านมันคูณด้วยแรงดัน (P=IV) กฎของโอห์มกำหนดกำลังดึงของวงจรตราบใดที่ตัวแปรสองตัวในกฎของโอห์มเป็นที่รู้จักสำหรับวงจร
การประยุกต์ใช้กฎของโอห์มพื้นฐานอย่างหนึ่งกับความสัมพันธ์ของกำลังคือการพิจารณาว่าพลังงานจะกระจายไปเป็นความร้อนในส่วนประกอบเท่าใด ข้อมูลนี้ช่วยให้คุณเลือกส่วนประกอบขนาดที่เหมาะสมพร้อมระดับพลังงานที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด
ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณเลือกตัวต้านทานแบบยึดพื้นผิว 50 โอห์ม ซึ่งจะเห็น 5 โวลต์ระหว่างการทำงานปกติ ตัวต้านทานดังกล่าวจะต้องกระจายไปครึ่งวัตต์เมื่อมีไฟ 5 โวลต์ สูตรที่มีการแทนที่แบบโปรเกรสซีฟคือ:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 โวลต์)² ÷ 50 โอห์ม → 0.5 วัตต์
ดังนั้น คุณจะต้องใช้ตัวต้านทานที่มีระดับพลังงานมากกว่า 0.5 วัตต์ การทราบการใช้พลังงานของส่วนประกอบในระบบจะช่วยให้คุณทราบว่าอาจมีปัญหาด้านความร้อนเพิ่มเติมหรือการระบายความร้อนเพิ่มเติมหรือไม่ นอกจากนี้ยังกำหนดขนาดของแหล่งจ่ายไฟสำหรับระบบ
กฎวงจรของ Kirchhoff
กฎวงจรของ Kirchhoff ผูกกฎของโอห์มให้เป็นระบบที่สมบูรณ์ กฎปัจจุบันของ Kirchhoff เป็นไปตามหลักการอนุรักษ์พลังงาน โดยระบุว่าผลรวมของกระแสทั้งหมดที่ไหลเข้าสู่โหนด (หรือจุด) บนวงจรเท่ากับผลรวมของกระแสที่ไหลออกจากโหนด
ตัวอย่างง่ายๆ ของกฎปัจจุบันของ Kirchhoff คือวงจรจ่ายไฟและตัวต้านทานที่มีตัวต้านทานหลายตัวขนานกัน หนึ่งในโหนดของวงจรคือตำแหน่งที่ตัวต้านทานทั้งหมดเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ ที่โหนดนี้ แหล่งจ่ายไฟจะสร้างกระแสเข้าในโหนด และกระแสจะแบ่งระหว่างตัวต้านทานและไหลออกจากโหนดนั้นและเข้าสู่ตัวต้านทาน
กฎแรงดันของ Kirchhoff ก็เป็นไปตามหลักการอนุรักษ์พลังงานเช่นกัน มันระบุว่าผลรวมของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดในวงจรที่สมบูรณ์จะต้องเท่ากับศูนย์
ขยายตัวอย่างก่อนหน้าของแหล่งจ่ายไฟที่มีตัวต้านทานหลายตัวขนานกันระหว่างแหล่งจ่ายไฟกับกราวด์ โดยแต่ละลูปของแหล่งจ่ายไฟ ตัวต้านทาน และกราวด์จะเห็นแรงดันเดียวกันในตัวต้านทานเนื่องจากมีเพียงตัวเดียว องค์ประกอบต้านทาน หากลูปมีชุดของตัวต้านทานเป็นอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทานแต่ละตัวจะถูกแบ่งตามความสัมพันธ์ของกฎโอห์ม