החוקים הבסיסיים של מעגלים חשמליים מתמקדים בפרמטרי המעגל הבסיסיים של מתח, זרם, כוח והתנגדות. חוקים אלה מגדירים כיצד כל פרמטר מעגל קשור זה לזה. חוקים אלו התגלו על ידי גאורג אוהם וגוסטב קירכהוף, והם ידועים כחוק אוהם וחוקי קירכהוף.
חוק אוהם
חוק אוהם הוא הקשר בין מתח, זרם והתנגדות במעגל. זוהי הנוסחה הנפוצה ביותר (והפשוטה ביותר) בשימוש באלקטרוניקה. ניתן לכתוב את חוק אוהם בכמה דרכים, בכולן נפוץ.
- הזרם הזורם דרך התנגדות שווה למתח על פני ההתנגדות חלקי ההתנגדות (I=V/R).
- מתח שווה לזרם הזורם דרך נגד כפול ההתנגדות שלו (V=IR).
- התנגדות שווה למתח על פני נגד חלקי הזרם הזורם דרכו (R=V/I).
חוק אוהם שימושי גם בקביעת כמות ההספק שמשתמש במעגל מכיוון שצריכת ההספק של מעגל שווה לזרם הזורם דרכו, כפול המתח (P=IV). חוק אוהם קובע את צריכת ההספק של מעגל כל עוד שניים מהמשתנים בחוק אוהם ידועים במעגל.
יישום בסיסי אחד של חוק אוהם ויחסי הכוח הוא לקבוע כמה כוח מתפזר כחום ברכיב. מידע זה עוזר לך לבחור את הרכיב בגודל הנכון עם דירוג ההספק המתאים עבור יישום נתון.
לדוגמה, כאשר אתה בוחר נגד משטח 50 אוהם שיראה 5 וולט במהלך פעולה רגילה, הוא חייב להתפזר חצי וואט כאשר הוא חודר 5 וולט. הנוסחה, עם החלפות פרוגרסיביות, היא:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 וולט)² ÷ 50 אוהם → 0.5 וואט
לכן, תזדקק לנגד בעל דירוג הספק גבוה מ-0.5 וואט. ידיעת צריכת החשמל של הרכיבים במערכת מאפשרת לך לדעת אם ייתכן שתידרש בעיות תרמיות נוספות או קירור. זה גם מכתיב את גודל ספק הכוח עבור המערכת.
חוקי המעגל של קירכהוף
חוקי המעגל של קירכהוף קושרים את חוק אוהם למערכת שלמה. החוק הנוכחי של קירכהוף עוקב אחר עקרון שימור האנרגיה. הוא קובע שהסכום הכולל של כל הזרם הזורם לצומת (או נקודה) במעגל שווה לסכום הזרם הזורם מהצומת.
דוגמה פשוטה לחוק הנוכחי של קירכהוף היא ספק כוח ומעגל התנגדות עם מספר נגדים במקביל. אחד הצמתים של המעגל הוא המקום שבו כל הנגדים מתחברים לאספקת החשמל. בצומת זה, ספק הכוח מייצר זרם לתוך הצומת והזרם מתחלק בין הנגדים וזורם החוצה מאותו צומת ואל הנגדים.
חוק המתח של קירכהוף פועל גם לפי עקרון שימור האנרגיה. הוא קובע שסכום כל המתחים בלולאה שלמה של מעגל חייב להיות שווה לאפס.
הרחבת הדוגמה הקודמת של ספק כוח עם מספר נגדים במקביל בין ספק הכוח להארקה, כל לולאה בודדת של ספק הכוח, נגד והארקה רואה את אותו מתח על פני הנגד מכיוון שיש רק אחד אלמנט התנגדות. אם ללולאה יש קבוצה של נגדים בסדרה, המתח על פני כל נגד מחולק בהתאם ליחס חוק אוהם.
