電気回路の基本法則は、電圧、電流、電力、抵抗の基本的な回路パラメータに焦点を当てています。これらの法則は、各回路パラメータがどのように相互関係するかを定義します。これらの法則はゲオルク オームとグスタフ キルヒホッフによって発見され、オームの法則およびキルヒホッフの法則として知られています。
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オームの法則
オームの法則は、回路内の電圧、電流、抵抗の関係です。これは、電子機器で使用される最も一般的な (そして最も単純な) 公式です。オームの法則はいくつかの方法で記述することができ、そのすべてが一般的に使用されます。
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- 抵抗を流れる電流は、抵抗にかかる電圧を抵抗で割った値に等しくなります (I=V/R)。
- 電圧は、抵抗器を流れる電流とその抵抗値の積に等しい (V=IR)。
- 抵抗は、抵抗の両端の電圧を抵抗を流れる電流で割った値に等しくなります (R=V/I)。
オームの法則は、回路が使用する電力量を決定するのにも役立ちます。これは、回路の消費電力は回路を流れる電流に電圧を乗算した値 (P=IV) に等しいためです。オームの法則の変数のうち 2 つが回路についてわかっている限り、オームの法則により回路の消費電力が決まります。
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オームの法則と電力関係の基本的な応用の 1 つは、コンポーネント内で熱として放散される電力の量を決定することです。この情報は、特定のアプリケーションに適切な電力定格を備えた適切なサイズのコンポーネントを選択するのに役立ちます。
たとえば、通常動作中に 5 ボルトを受信する 50 オームの表面実装抵抗器を選択した場合、5 ボルトが印加されたときに 0.5 ワットを消費する必要があります。プログレッシブ置換を使用した式は次のようになります。
- P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5ボルト)² ÷ 50オーム → 0.5ワット
したがって、0.5 ワットより大きい電力定格の抵抗器が必要になります。システム内のコンポーネントの電力使用量を知ることで、追加の熱問題や冷却が必要かどうかを知ることができます。また、システムの電源のサイズも決まります。
キルヒホッフの回路の法則
キルヒホッフの回路法則は、オームの法則を完全なシステムに結び付けます。キルヒホッフの流れの法則は、エネルギー保存則に従います。これは、回路上のノード (またはポイント) に流入するすべての電流の合計は、ノードから流出する電流の合計に等しいと述べています。
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簡単な例 キルヒホッフの現在法則 は、複数の抵抗が並列に接続された電源と抵抗回路です。回路のノードの 1 つは、すべての抵抗が電源に接続される場所です。このノードでは、電源がノードに流れる電流を生成し、電流は抵抗器間で分配され、そのノードから出て抵抗器に流れ込みます。
キルヒホッフの電圧の法則もエネルギー保存則に従います。それは、回路の完全なループ内のすべての電圧の合計がゼロに等しくなければならないと述べています。
電源とグランドの間に複数の抵抗を並列に接続した電源の前述の例を拡張すると、抵抗素子が 1 つしかないため、電源、抵抗、グランドの各ループでは抵抗の両端に同じ電圧がかかります。ループに一連の抵抗が直列に接続されている場合、各抵抗の両端の電圧はオームの法則の関係に従って分割されます。
