Die Schaltungstheorie ist eine Reihe von Techniken, die den Energiefluss um eine elektrische Schleife beschreiben. Die Theorie besteht aus einer Reihe verschiedener Gesetze, Ideen und Definitionen. Dazu gehören das Ohmsche Gesetz und das Kirchhoffsche Gesetz, die den Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand beschreiben. In einigen Fällen können sich die Techniken auch auf hydraulische oder pneumatische Kreisläufe beziehen, die jeweils Flüssigkeit und Gas beinhalten. Ein elektrischer Stromkreis wird unter Verwendung einer Reihe von Komponenten gebildet, wie beispielsweise Batterien, Drähte, Kondensatoren, Widerstände und Schalter.
Elektrischer Strom ist auf mikroskopischer Ebene der Fluss von Elektronen durch einen Stromkreis. Elektronen sind negativ geladene Teilchen. Dies ist der grundlegende Grund, warum „Arbeit“, dh die Bezeichnung für Energie, die in der Physik einem Objekt gegeben oder an ihm geleistet wird, durch einen elektrischen Stromkreis übertragen werden kann. Die Schaltungstheorie ist eine Sammlung von Gesetzen und Techniken, die es Menschen ermöglichen, Schaltungen für bestimmte Ziele und Zwecke zu entwickeln.
Jede Schaltung besteht aus zwei Arten von Komponenten. Dies sind die „aktiven“ Komponenten, die die Energie liefern, und die „passiven Komponenten“, die die Energie verwenden. In der elektronischen Schaltungstheorie sind die aktiven Komponenten meist Batterien oder Generatoren.
Es gibt eine Reihe von passiven elektrischen Komponenten, die in der Schaltungstheorie von Bedeutung sind. Eine grundlegende „Test“-Schaltung besteht normalerweise aus einer Batterie, einer passiven Komponente wie einer Lampe und einem variablen Widerstand. Der variable Widerstand kann jederzeit angepasst werden, wodurch der Strom durch das Bauteil variiert werden kann. Andere Komponenten, die häufig in elektrischen Schaltungen verwendet werden, sind Dioden, die den Strom nur in eine Richtung fließen lassen, und Kondensatoren, die eine elektrische Ladung speichern und bei Bedarf entladen können.
Ein Eckpfeiler der Schaltungstheorie ist das Ohmsche Gesetz, eine einfache Formel zur Berechnung der Beziehung zwischen Strom, Spannung und Widerstand in einer Schaltung. Die Formel lautet „Strom gleich Spannung geteilt durch Widerstand“. Mit anderen Worten, der Widerstand eines Leiters ist unabhängig vom Strom. Diese Formel wird häufig in den Techniken verwendet, um zu bestimmen, wie viel Widerstand erforderlich sein könnte, um ein bestimmtes Stromniveau zu erreichen.
Auch die Kirchhoffschen Gesetze sind ein wichtiger Bestandteil der Schaltungstheorie. Es gibt mehrere Gesetze, die jeweils die Erhaltung von Energie und Ladung in einem Stromkreis beschreiben. Erhaltungssätze gehören zu den wichtigsten in der Physik insgesamt, und Kirchhoffs Gesetze wenden diese allgemeinen Prinzipien auf elektronische Schaltungen an.