Har du funderat på att väcka dina egna Arduino- , ESP32- eller Raspberry Pi- idéer till liv? Då kommer lite kretsanalys definitivt hjälpa dig på vägen! Elektronik kan fungera som ren magi, men om du håller tungan rätt i mun och tillämpar lite kretsteori utvecklar du det ena elektronikprojektet efter det andra på nolltid!
Så vad är kretsanalys? Enkelt uttryckt är en krets en väg för flödet av elektroner. Flödet av elektroner anses vara en elektrisk ström. Syftet med kretsanalys är att få en förståelse för hur man undersöker, manipulerar och använder dessa elektroner. Därför är kretsanalys ett grundläggande verktyg inom elektroteknik. Detta inkluderar i grunden en förståelse av Ohms lag och Kirchhoffs lag.
Så vad är kretsanalys? Enkelt uttryckt är en krets en väg för flödet av elektroner. Flödet av elektroner anses vara en elektrisk ström. Syftet med kretsanalys är att få en förståelse för hur man undersöker, manipulerar och använder dessa elektroner. Därför är kretsanalys ett grundläggande verktyg inom elektroteknik. Detta inkluderar i grunden en förståelse av Ohms lag och Kirchhoffs lag.
Ohms lag
Ohms lag förklaras noggrant i den här bloggen , så den behandlas bara kort här. Det rekommenderas att besöka bloggen som nämns ovan, för att få Ohms lag helt på plats! Men vi fortsätter nu med ett snabbt uttalande av Ohms lag.
Ohms lag är en grundläggande fysikprincip som definierar förhållandet mellan elektrisk ström, spänning och resistans i en elektrisk krets.
Ohms lag säger att strömmen som flyter genom en ledare mellan två punkter är direkt proportionell mot spänningen över de två punkterna och omvänt proportionell mot ledarens resistans. Matematiskt kan Ohms lag uttryckas som visas i figur 1 .
Ohms lag är en grundläggande fysikprincip som definierar förhållandet mellan elektrisk ström, spänning och resistans i en elektrisk krets.
Ohms lag säger att strömmen som flyter genom en ledare mellan två punkter är direkt proportionell mot spänningen över de två punkterna och omvänt proportionell mot ledarens resistans. Matematiskt kan Ohms lag uttryckas som visas i figur 1 .
Figur 1 : Ohms lag.
Spänningen, V, mäts i volt.
Strömmen, I, mäts i ampere
Resistans, R, mäts i ohm
Se figur 2.
Spänningen, V, mäts i volt.
Strömmen, I, mäts i ampere
Resistans, R, mäts i ohm
Se figur 2.
Figur 2 : En tabell för enheterna i Ohms lag.
* Den här tabellen är ett utdrag från bloggen om Ohms lag . Kolla in den bloggen för en djupare förståelse av Ohms lag!
* Den här tabellen är ett utdrag från bloggen om Ohms lag . Kolla in den bloggen för en djupare förståelse av Ohms lag!
Kirchhoffs lagar
Kirchhoffs lagar är två andra grundläggande principer för kretsanalys. Dessa lagar beskriver ström respektive spänning i en elektrisk krets och används för att analysera och förstå kretsens beteende. Nedan granskas de två lagarna en i taget.
1 - KCL
Kirchhoffs nuvarande lag (KCL - Kirchhoffs nuvarande lag)
Denna lag säger att den totala strömmen som kommer in i en nod måste vara lika med den totala strömmen som lämnar noden (ett exempel och en förklaring av en nod ges i följande figur). Med andra ord kan det uttryckas som att summan av alla flöden in i en nod är lika med noll.
Denna lag säger att den totala strömmen som kommer in i en nod måste vara lika med den totala strömmen som lämnar noden (ett exempel och en förklaring av en nod ges i följande figur). Med andra ord kan det uttryckas som att summan av alla flöden in i en nod är lika med noll.
För att förklara denna lag används ofta en vattenanalogi. Mängden vatten som strömmar in i en nod är lika med mängden vatten som strömmar ut ur noden. Figur 3 visar en illustration av en nod.
Figur 3 : Illustration av Kirchhoffs nuvarande lag (KCL - Kirchhoffs nuvarande lag). Figuren är en sektion av en elektrisk krets. Strömmarna som kommer in i noden (röd) är lika med de strömmar som lämnar noden (blå).
För att återgå till vattenanalogin: Om man betraktar strömmarnas banor, I1, I2, I3, I4 och I5 som vattenledningar, noteras att strömmarna möts vid noden. De röda strömmarna riktas mot noden och de blå riktas ut ur noden. Vattenmassan för summan av de röda flödena måste då vara lika med vattenmassan för de blå flödena. Detta är principen i Kirchhoffs nuvarande lag (KCL - Kirchhoffs nuvarande lag).
2 - KVL
Kirchhoffs spänningslag (KVL - Kirchhoffs spänningslag)
Denna lag säger att den totala spänningen runt varje sluten slinga i en krets måste vara noll. En sluten slinga i en elektrisk krets avser en bana i kretsen som börjar och slutar vid samma punkt.
Med andra ord kan det uttryckas som att summan av alla spänningsfall i en sluten slinga är lika med den totala spänningsökningen i slingan.
Denna lag säger att den totala spänningen runt varje sluten slinga i en krets måste vara noll. En sluten slinga i en elektrisk krets avser en bana i kretsen som börjar och slutar vid samma punkt.
Med andra ord kan det uttryckas som att summan av alla spänningsfall i en sluten slinga är lika med den totala spänningsökningen i slingan.
Figur 4 : Är en krets med en spänningsgenerator, V1, och 2 motstånd (sick-sack-symbolerna indikerar motstånden R1 och R2). Kretsen visar en sluten slinga när den börjar och slutar vid samma punkt, nämligen vid V1. Strömmen, I, indikeras av värde och riktning runt kretsen i mitten av figuren.
Figur 4 visar hur spänningsfallet runt den slutna slingan är lika med den pålagda startspänningen från spänningsgeneratorn VI. Spänningen över den röda delen av kretsen är den ursprungliga 9 V från V1. Spänningen över den gröna delen av kretsen är 5,4V och för den blåa delen är spänningen 0V.
Låt oss tillämpa Ohms lag på varje sektion av kretsen med värdena som definieras i figur 5. De tre sektionerna är dividerade med spänningsfallen V2 och V3. Vi beräknar spänningsfallet över V2 och V3, och när vi tar summan av dessa spänningar skulle vi vilja få 9 V. Detta är konceptet bakom Kirchhoffs spänningslag (KVL - Kirchhoffs spänningslag).
Figur 5 : Beräknar spänningsfallet i kretsen som visas i figur 4
- I figur 5 definierar vi först värdena i kretsen
- Sedan beräknar vi spänningarna över V2 och V3
- Och slutligen tar vi summan av V2 och V3
Därmed är Kirchhoffs spänningslag (KVL - Kirchhoffs spänningslag) bevisad.
Tillsammans bildar Ohms lag och Kirchhoffs lag en effektiv uppsättning verktyg för att analysera elektriska kretsar och utgör grunden för flera metoder för kretsanalys. Efter att ha läst den här bloggen är du nu ett steg närmare att förverkliga dina elektronikdrömmar och projekt. Vi har nu en bättre förståelse för kretsanalys, och även om vi bara har gått igenom några av grunderna är vi nu redo att gå ännu bättre och bilda oss en bredare förståelse för elektronik.
Elektronik är en gränslös hobby - du kan alltid förbättra dig och det finns alltid mer att lära. Om du är intresserad av mer kretsanalys finns flera metoder och principer som Thevenin, Norton, Mesh och Nodal Analysis.
Vi har även en blogg om en mycket användbar delkrets, nämligen spänningsdelaren . Kolla in det! Spänningsdelaren används i otaliga elektroniska produkter och är en av de viktigaste underkretsarna inom elektronik.
