Le leggi fondamentali dei circuiti elettrici si concentrano sui parametri fondamentali del circuito quali tensione, corrente, potenza e resistenza. Queste leggi definiscono il modo in cui ciascun 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.
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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.
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- 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 l'assorbimento di potenza di 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 purché due delle variabili della legge di Ohm siano note per il circuito.
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Un'applicazione fondamentale della legge di Ohm e della relazione di potenza è determinare quanta potenza viene dissipata sotto forma di calore in un componente. Queste informazioni ti aiutano a scegliere il componente della dimensione giusta con la potenza nominale adeguata per una determinata applicazione.
Ad esempio, quando si seleziona un resistore a montaggio superficiale da 50 ohm che vedrà 5 volt durante il normale funzionamento, deve dissipare mezzo watt quando riceve 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 inoltre la dimensione dell'alimentatore per il sistema.
Leggi dei circuiti di Kirchhoff
Le leggi dei circuiti 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) di un circuito è uguale alla somma della corrente che fluisce dal nodo.
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Un semplice esempio di Legge attuale di Kirchhoff è un circuito di alimentazione e resistivo con diversi resistori in parallelo. Uno dei nodi del circuito è il punto in cui 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.
Anche la legge sulla tensione di Kirchhoff segue il principio di conservazione dell'energia. Afferma che la somma di tutte le tensioni in un circuito 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 circuito dell'alimentatore, un resistore e la terra vede la stessa tensione attraverso il resistore poiché è presente un solo 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 di Ohm.
