Les lois fondamentales des circuits électriques se concentrent sur les paramètres de base du circuit que sont la tension, le courant, la puissance et la résistance. Ces lois définissent la manière dont chaque paramètre du circuit est interdépendant. Ces lois ont été découvertes par Georg Ohm et Gustav Kirchhoff et sont connues sous le nom de loi d'Ohm et lois de Kirchhoff.
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La loi d'Ohm
La loi d'Ohm est la relation entre la tension, le courant et la résistance dans un circuit. C’est la formule la plus courante (et la plus simple) utilisée en électronique. La loi d'Ohm peut être écrite de plusieurs manières, toutes couramment utilisées.
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- Le courant circulant à travers une résistance est égal à la tension aux bornes de la résistance divisée par la résistance (I = V/R).
- La tension est égale au courant circulant dans une résistance multiplié par sa résistance (V=IR).
- La résistance est égale à la tension aux bornes d’une résistance divisée par le courant qui la traverse (R = V/I).
La loi d'Ohm est également utile pour déterminer la quantité d'énergie utilisée par un circuit, car la consommation électrique d'un circuit est égale au courant qui le traverse, multiplié par la tension (P = IV). La loi d'Ohm détermine la consommation électrique d'un circuit tant que deux des variables de la loi d'Ohm sont connues pour le circuit.
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Une application fondamentale de la loi d'Ohm et de la relation de puissance consiste à déterminer la quantité de puissance dissipée sous forme de chaleur dans un composant. Ces informations vous aident à choisir le composant de bonne taille avec la puissance nominale appropriée pour une application donnée.
Par exemple, lorsque vous sélectionnez une résistance à montage en surface de 50 ohms qui verra 5 volts en fonctionnement normal, elle doit dissiper un demi-watt lorsqu'elle subit 5 volts. La formule, avec substitutions progressives, est :
- P=I×V → P=(V÷R)×V → P=(5 volts)² ÷ 50 ohms → 0,5 watts
Par conséquent, vous aurez besoin d’une résistance d’une puissance nominale supérieure à 0,5 watts. Connaître la consommation électrique des composants d'un système vous permet de savoir si des problèmes thermiques ou un refroidissement supplémentaires peuvent être nécessaires. Cela dicte également la taille de l’alimentation électrique du système.
Lois des circuits de Kirchhoff
Les lois de circuit de Kirchhoff lient la loi d'Ohm à un système complet. La loi actuelle de Kirchhoff suit le principe de conservation de l'énergie. Il indique que la somme totale de tout le courant circulant dans un nœud (ou point) d’un circuit est égale à la somme du courant sortant du nœud.
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Un exemple simple de La loi actuelle de Kirchhoff est une alimentation et un circuit résistif avec plusieurs résistances en parallèle. L'un des nœuds du circuit est l'endroit où toutes les résistances se connectent à l'alimentation. À ce nœud, l'alimentation génère du courant dans le nœud et le courant se divise entre les résistances et sort de ce nœud et entre dans les résistances.
La loi de tension de Kirchhoff suit également le principe de conservation de l'énergie. Il stipule que la somme de toutes les tensions dans une boucle complète d’un circuit doit être égale à zéro.
En prolongeant l'exemple précédent d'une alimentation avec plusieurs résistances en parallèle entre l'alimentation et la masse, chaque boucle individuelle de l'alimentation, une résistance et la masse voit la même tension aux bornes de la résistance puisqu'il n'y a qu'un seul élément résistif. Si une boucle comporte un ensemble de résistances en série, la tension aux bornes de chaque résistance est divisée selon la relation de la loi d’Ohm.
