Spänningsrelationen

Spänningsrelationen är ett begrepp inom elektroteknik och fysik som beskriver hur elektrisk spänning relaterar till andra elektriska storheter i en krets, framför allt ström, tid och laddning. Dessa matematiska samband används för att analysera och modellera hur nätverk svarar på olika stimuli.

En central del av spänningsrelationerna är Ohms lag: V = I R, där spänningen över ett motstånd är produkten av strömmen genom det och dess resistans. Kirchhoffs spänningslag (KVL) säger att summan av alla spänningar i en sluten krets är noll. Tillsammans ger de grunden för analys av linjära kretsar och nätverk.

För passiva element finns konstitutiva relationer. Kapacitorers relationer beskriver hur spänningen över en kapacitor förändras när laddning eller ström flyter: v_C = (1/C) ∫ i dt och i_C = C dv/dt. För induktorer är sambandet v_L = L di/dt. Dessa samband beskriver tidsberoende beteende hos elektriska element och hur spänningen reagerar när strömmen ändras. I verkliga kretsar uppträder även icke-linjära komponenter, som dioder, vars I-V-kurvor beskriver deras specifika spänningsrelationer.

Användning av spänningsrelationer innefattar också ekvivalenser som Thevenin- och Norton-källor, vilka förenklar komplexa nät till enklare källor med inre resistans. Dessa relationer är viktiga i kretsdesign, analys och simulering, exempelvis i SPICE, där man bygger modeller som förutsäger hur nätverk svarar på olika signaler.