De operationele kern van elk elektrisch circuit ligt in de fundamentele relatie tussen drie kernconcepten: spanning, stroomsterkte en weerstand. Het begrijpen van deze principes is essentieel voor het ontwerpen, analyseren en oplossen van problemen met elk elektronisch systeem. Deze concepten bepalen hoe elektrische energie wordt opgewekt, getransporteerd en verbruikt.

Spanning: de drijvende kracht

Spanning (V) is het potentiële energieverschil tussen twee punten in een elektrisch veld. Het is de elektrische 'druk' of elektromotorische kracht (EMK) die elektrische lading door een geleider drijft. In een typisch circuit kan spanning worden beschouwd als de kracht die de ladingstroom voortstuwt.

• Definitie: De energie per eenheidslading, doorgaans gemeten in Volt (V).
• Analogie: Vergelijkbaar met de waterdruk in een leiding: hoe hoger het drukverschil, hoe sterker het stromingspotentieel.

Stroom: de stroom van lading

Stroom ( I ) is de stroomsnelheid van elektrische lading, meestal elektronen, langs een punt in een circuit. Voor een continue stroomstroom is een volledig circuit en een spanningsbron nodig.

• Definitie: De hoeveelheid lading die per tijdseenheid stroomt, gemeten in Ampère (A), waarbij één Ampère gelijk is aan één Coulomb aan lading per seconde.
• Analogie: Vergelijkbaar met het volume water dat per seconde langs een punt in een pijp stroomt.

Weerstand: de oppositie tegen de stroom

Weerstand (R) is de weerstand die een component of materiaal van een circuit biedt aan de stroom van elektrische stroom. Materialen die de stroom van lading gemakkelijk laten stromen, worden geleiders genoemd (lage weerstand), terwijl materialen die de stroom belemmeren isolatoren zijn (hoge weerstand). Componenten die specifiek zijn ontworpen om weerstand te veroorzaken, worden weerstanden genoemd.

• Definitie: De mate waarin een materiaal weerstand biedt aan de stroomdoorgang, gemeten in Ohm (Ω).
• Analogie: Vergelijkbaar met wrijving of vernauwing in een leiding die de waterstroom belemmert.

De hoeksteenrelatie: de wet van Ohm

De dynamische relatie tussen spanning, stroom en weerstand wordt gedefinieerd door de wet van Ohm , de meest fundamentele vergelijking in de elektrotechniek:

V=I*R , Ik=U/R , R=U/I

Deze lineaire relatie dicteert:

• Als de weerstand constant is: Als u de spanning over een vaste weerstand verhoogt, neemt de stroomsterkte erdoorheen evenredig toe.
• Als de spanning constant is: Als u de weerstand in een circuit vergroot, zal de stroomsterkte evenredig afnemen, en omgekeerd.

De wet van Ohm vormt in al zijn eenvoud de basis voor alle circuitanalyses, van de meest eenvoudige bedrading tot de meest complexe geïntegreerde systemen. De wet biedt het wiskundige kader dat nodig is om elektrische energie te begrijpen en te manipuleren.