As leis básicas dos circuitos elétricos concentram-se em um punhado de parâmetros básicos do circuito, voltagem, corrente, potência e resistência, e definem como eles estão inter-relacionados.
Ao contrário de algumas das relações e fórmulas eletrônicas mais complexas, esses princípios básicos são usados regularmente, se não diariamente, por qualquer pessoa que trabalhe com produtos eletrônicos. Essas leis foram descobertas por Georg Ohm e Gustav Kirchhoff e são, portanto, conhecidas como lei de Ohms e leis de Kirchhoff.
Entender essas regras básicas é essencial para qualquer pessoa que esteja projetando um circuito, eletrônica ou um sistema elétrico.
Lei de Ohms
A lei de Ohms é a relação entre tensão, corrente e resistência em um circuito e é a fórmula mais comum (e mais simples) usada em eletrônica. A lei de Ohms pode ser escrita de várias maneiras, todas as quais são comumente usadas.
- A corrente que flui através de uma resistência é igual à tensão através da resistência dividida pela resistência (I = V / R).
- A tensão é igual à corrente que flui através de um resistor vezes sua resistência (V = IR)
- A resistência é igual à tensão através de um resistor dividido pela corrente que passa por ele (R = V / I).
A lei de Ohms também é útil para determinar a quantidade de energia que um circuito usa, já que o consumo de energia de um circuito é igual à corrente que flui através dele vezes a voltagem (P = IV). A lei de Ohms pode ser usada para determinar o consumo de energia de um circuito contanto que duas das variáveis na lei de Ohms sejam conhecidas pelo circuito.
A fórmula da lei Ohms é uma ferramenta muito poderosa em eletrônica, especialmente porque circuitos maiores podem ser simplificados, mas a lei Ohms é essencial em todos os níveis de design de circuitos e eletrônica. Uma das aplicações mais básicas da lei de Ohms e a relação de poder é determinar quanta energia é dissipada como calor em um componente. Saber disso é crítico para que o componente de tamanho correto com a classificação de energia adequada seja selecionado para o aplicativo.
Por exemplo, ao selecionar um resistor de montagem de superfície de 50 ohm que verá 5 volts durante a operação normal, sabendo que ele precisará dissipar (P = IV => P = (V / R) * V => P = (5 volts ^ 2) / 50ohms) = 5 watts) ½ a watt quando vir 5 volts significa que um resistor com uma potência nominal maior que 0,5 watts deve ser usado. Conhecer o uso de energia dos componentes em um sistema permite que você saiba se problemas térmicos adicionais ou resfriamento podem ser necessários e dita o tamanho da fonte de alimentação do sistema.
Leis do Circuito de Kirchhoff
Amarrar a lei Ohms em um sistema completo é a lei do circuito de Kirchhoff. A Lei Atual de Kirchhoff segue o princípio de conservação de energia e afirma que a soma total de toda corrente fluindo em um nó (ou ponto) em um circuito é igual à soma da corrente fluindo para fora do nó.
Um exemplo simples da Lei atual de Kirchhoff é uma fonte de alimentação e circuito resistivo com vários resistores em paralelo. Um dos nós do circuito é onde todos os resistores se conectam à fonte de alimentação. Neste nó, a fonte de alimentação está fornecendo corrente para o nó e a corrente que é fornecida é dividida entre os resistores e flui para fora desse nó e para dentro dos resistores.
A Lei de Voltagem de Kirchhoff também segue o princípio de conservação de energia e afirma que a soma de todas as tensões em um ciclo completo de um circuito deve ser igual a zero. Estendendo o exemplo anterior de uma fonte de alimentação com vários resistores em paralelo entre a fonte de alimentação e a terra, cada circuito individual da fonte de alimentação, um resistor e o terra vêem a mesma voltagem através do resistor, pois existe apenas um elemento resistivo. Se um loop tivesse um conjunto de resistores em série, a tensão em cada resistor seria dividida de acordo com a relação de lei de Ohms.
