Grunnleggende Elektriske Formler

Noen elektriske formler er enkle nok til at de kan studeres på en enkel, direkte strømkrets, men grunnleggende og kraftig nok til å være viktige stepping steiner til å studere multi-loop, vekslende og semi-ledende kretser. Ligninger kan bli betydelig komplisert ved å legge til bare ett element, men regler som holder på grunnleggende nivå gå langt i å temme slike komplikasjoner.

Ohms lov

Uttalelsen motstand for et spenningsfall V gjennom en motstand R = V / I. Dette kalles ofte Ohms lov. Dette er en vanlig misforståelse. Ikke alle motstander adlyde Ohms lov, men alle motstander adlyde ligningen V = IR. Et ledende materiale adlyder Ohms lov hvis resistivitet er uavhengig av størrelsen og retningen av det påtrykte elektriske felt. Med andre ord, er R konstant som V varierer. Grafisk, V plottet mot jeg er en rett linje.

Et unntak fra Ohms lov er en diode, en enkel type halvleder hvis strømmen er ensrettet og krever et minimum elektromotorisk kraft (EMF) brukes til å oppleve en strøm. Kalkulatorer og datamaskiner er fulle av motstander som ikke adlyder Ohms lov.

Kirchhoffs Junction Rule

Anta at en strøm I1 går inn i en krets veikryss, og de innkommende avgifter er delt inn i to baner. Ring deres strøm I2 og I3. Da må det holde at I1 = I2 + I3. Dette er en bevaring av masse regel, eller kontinuitetsligningen. Avgiften kan ikke skapes eller ødelegges. Hvis det går inn i et veikryss på den ene siden, må alle kostnader kommer ut på andre siden.

Kirchhoffs Loop Rule

Som Kirchhoffs veikryss regelen er et resultat av loven om bevaring av masse, er hans sløyfe regel et resultat av loven om bevaring av energi. Den fastslår at spennings gevinster og dråper langs en vilkårlig lukket sløyfe må summere til null spenningsfall. For eksempel vil et 12 V batteri i serie med en 200 ohm og 100 ohm motstand skrives som 12V - 200Ω --- I - 100Ω --- I = 0. På denne måte kan strømmen bli funnet. Legg merke til at det elektriske potensialet stiger over batteriet, men fallene over motstandene.

Regelen kan brukes på parallelle kretser i tillegg, siden den holder for flersløyfekretser. Det bør legges merke til at å trekke ut RI er ikke en vanskelig regel. Hvis flere EMF kilder er involvert i multi-sløyfe kretser, kan det hende at strømmen ikke være i samme retning gjennom en løkke, og RI ville ta motsatt fortegn fordi det øker potensialet i stedet for nedad den.

Motstander i Parallell

Motstander i serien er bare oppsummerte å bestemme den effektive motstanden: Reff = R1 + R2 + .... motstander i parallell er vanskeligere.

Spenningsfallet gjennom noen lukket krets må være lik batterispenningen. Så i bildet, er spenningsfallet over begge motstandene den samme: V1 = V2.

Av kontinuitet, må strømmen før og etter overgangene være den samme. Slik at hvis strømmen ut av batteriet er I, må strømmene på tvers av motstandene være slik at I = I1 + I2.

Den effektive motstanden i to motstander i parallell er derfor V = IReff. Så Reff = V / (I1 + I2). Flytting av spenningen i nevneren gir den velkjente formel Reff = 1 / (R1 + R2).

Makt

Strøm er den renten som arbeidet er gjort. Arbeide med en belastning, e, e --- V, siden spenningen er definert som energi (work) per lading gjort av det elektriske felt (eller EMF) for å flytte den mellom charge steder med forskjellig elektrisk potensiale.

Derfor makt = e --- V / tid. Men charge passerer et punkt i en viss tid er den gjeldende. Slik at P = IV. Den måles i watt (joule per sekund).

Siden V = IR, kan P også skrives som jeg ^ 2R.