Las leyes básicas de los circuitos eléctricos se centran en los parámetros básicos del circuito de voltaje, corriente, potencia y resistencia. Estas leyes definen cómo se interrelaciona cada parámetro del circuito. Estas leyes fueron descubiertas por Georg Ohm y Gustav Kirchhoff, y se conocen como ley de Ohm y leyes de Kirchhoff.
Ley de Ohm
La ley de Ohm es la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia en un circuito. Es la fórmula más común (y más simple) utilizada en electrónica. La ley de Ohm se puede escribir de varias maneras, todas las cuales se usan comúnmente.
- La corriente que fluye a través de una resistencia es igual al voltaje a través de la resistencia dividido por la resistencia (I=V/R).
- El voltaje es igual a la corriente que fluye a través de una resistencia multiplicada por su resistencia (V=IR).
- La resistencia es igual al voltaje a través de una resistencia dividido por la corriente que fluye a través de ella (R=V/I).
La ley de Ohm también es útil para determinar la cantidad de energía que usa un circuito porque el consumo de energía de un circuito es igual a la corriente que fluye a través de él, multiplicada por el voltaje (P=IV). La ley de Ohm determina el consumo de energía de un circuito siempre que se conozcan dos de las variables de la ley de Ohm para el circuito.
Una aplicación básica de la ley de Ohm y la relación de potencia es determinar cuánta potencia se disipa como calor en un componente. Esta información lo ayuda a elegir el componente del tamaño adecuado con la potencia nominal adecuada para una aplicación determinada.
Por ejemplo, cuando selecciona una resistencia de montaje en superficie de 50 ohmios que generará 5 voltios durante el funcionamiento normal, debe disipar medio vatio cuando incurre en 5 voltios. La fórmula, con sustituciones progresivas, es:
P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 voltios)² ÷ 50 ohmios → 0,5 vatios
Por lo tanto, necesitará una resistencia con una potencia nominal superior a 0,5 vatios. Conocer el uso de energía de los componentes en un sistema le permite saber si se pueden requerir problemas térmicos o enfriamiento adicionales. También dicta el tamaño de la fuente de alimentación para el sistema.
Leyes del circuito de Kirchhoff
Las leyes de circuito de Kirchhoff unen la ley de Ohm en un sistema completo. La Ley de Corrientes de Kirchhoff sigue el principio de conservación de la energía. Establece que la suma total de toda la corriente que entra en un nodo (o punto) en un circuito es igual a la suma de la corriente que sale del nodo.
Un ejemplo sencillo de la ley de corriente de Kirchhoff es una fuente de alimentación y un circuito resistivo con varias resistencias en paralelo. Uno de los nodos del circuito es donde todas las resistencias se conectan a la fuente de alimentación. En este nodo, la fuente de alimentación genera corriente en el nodo y la corriente se divide entre las resistencias y sale de ese nodo hacia las resistencias.
La ley de voltaje de Kirchhoff también sigue el principio de conservación de la energía. Establece que la suma de todos los voltajes en un bucle completo de un circuito debe ser igual a cero.
Extendiendo el ejemplo anterior de una fuente de alimentación con varias resistencias en paralelo entre la fuente de alimentación y tierra, cada circuito individual de la fuente de alimentación, una resistencia y tierra ve el mismo voltaje en la resistencia ya que solo hay una elemento resistivo Si un circuito tiene un conjunto de resistencias en serie, el voltaje a través de cada resistencia se divide de acuerdo con la relación de la ley de Ohm.
