sähköpiirit

Sähköpiiri on suljettu järjestelmä, joka muodostuu johtimista ja sähköisistä komponentteista siten, että sähkövirta voi kulkea sen kautta. Piirin tehtävänä on siirtää, muuttaa tai käyttää sähköenergiaa sovelluksen mukaan. Yleisimmät piiriin liittyvät elementit ovat jännitelähteet (esim. akut ja virtalähteet), johtimet sekä passiiviset komponentit kuten vastukset, kondensaattorit ja keloja, sekä aktiiviset komponentit kuten transistorit ja diodit.

Piirejä voidaan analysoida pääasiassa sarja- ja rinnankytkennän kautta. Sarjapiirissä sama virta kulkee kaikkien komponenttien läpi ja jännitteet jakautuvat kunkin komponentin mukaan. Rinnankytkentäpiirissä jännite on sama kaikissa haaroissa, ja virrat summautuvat. Peruslaskun kulmakivenä on Ohmin laki, V = I R. Kirchhoffin lait antavat lisäsääntöjä suurille piireille: virran laki (KCL) sanoo, että solmussa kulkeva virta on yhtä suuri kuin siitä lähtevä virta, ja jännitelaki (KVL) edellyttää suljetun silmukan jännitteiden summan olevan nolla.

Piirit voivat olla DC- tai AC-piirejä riippuen siitä, onko jännite staattinen vai ajoittain muuttuva. AC-piireissä vastukset, kondensaattorit ja kelojen reaktiot sekä niiden impendanssi määrittävät piirin käyttäytymisen. Piirien suunnittelussa käytetään sekä analyyttistä laskentaa että simulointeja, ja perusmittareita ovat yleismittari, oskilloskooppi ja spektrianalysaattori.

Turvallisuus on keskeinen seikka: väärin suunnitellut tai suojaukset puuttuvat piirit voivat aiheuttaa oikosulkuja, ylijännitteitä ja palovaaroja. Siksi käytetään suojalaitteita kuten sulakkeita ja katkaisijoita sekä asianmukaisia mittaus- ja varotoimia. Sähköpiirejä hyödynnetään laajasti sekä teollisuudessa että asuinympäristöissä; niiden sovelluksia ovat elektronikka, signaalinkäsittely, voimanjakelu ja automaatio.