Piiriteoria on joukko tekniikoita, jotka kuvaavat energian virtausta sähköisen silmukan ympärillä. Teoria koostuu useista eri laeista, ideoista ja määritelmistä. Näitä ovat Ohmin laki ja Kirchhoffin laki, jotka kuvaavat virran, jännitteen ja vastuksen suhdetta. Joissakin tapauksissa tekniikat voivat viitata myös hydraulisiin tai pneumaattisiin piireihin, joihin liittyy vastaavasti nestettä ja kaasua. Sähköpiiri muodostetaan käyttämällä useita komponentteja, kuten akkuja, johtoja, kondensaattoreita, vastuksia ja kytkimiä.
Sähkövirta mikroskooppisella tasolla on elektronien virtaus piirin ympärillä. Elektronit ovat negatiivisesti varautuneita hiukkasia. Tämä on perimmäinen syy siihen, miksi “työ” eli objektiin annetun tai sille suoritettavan energian nimi fysiikassa voidaan lähettää sähköpiirin kautta. Piiriteoria on kokoelma lakeja ja tekniikoita, joiden avulla ihmiset voivat suunnitella piirejä tiettyjä tavoitteita ja tarkoituksia varten.
Mikä tahansa piiri on rakennettu käyttämällä kahdenlaisia komponentteja. Näitä kutsutaan “aktiivisiksi” komponenteiksi, jotka toimittavat energiaa, ja “passiivisiin komponentteihin”, jotka käyttävät energiaa. Elektronisen piiriteorian tapauksessa aktiiviset komponentit ovat yleensä paristoja tai generaattoreita.
On olemassa useita passiivisia sähkökomponentteja, jotka ovat tärkeitä piiriteoriassa. Perus “testi” -piiri koostuu yleensä akusta, passiivisesta komponentista, kuten lampusta, ja muuttuvasta vastuksesta. Muuttuvaa vastusta voidaan säätää milloin tahansa, mikä mahdollistaa komponentin läpi kulkevan virran vaihtamisen. Muita sähköpiireissä yleisesti käytettyjä komponentteja ovat diodit, joiden avulla sähkö voi kulkea vain yhteen suuntaan, ja kondensaattorit, jotka voivat tallentaa sähkövarauksen ja purkaa sen tarvittaessa.
Piiriteorian kulmakivi on Ohmin laki, joka on yksinkertainen kaava piirin virran, jännitteen ja vastuksen välisen suhteen selvittämiseksi. Kaava on kirjoitettu “virta on yhtä suuri kuin jännite jaettuna vastuksella”. Toisin sanoen johtimen vastus on riippumaton virrasta. Tätä kaavaa käytetään usein tekniikoissa sen määrittämiseksi, kuinka paljon vastusta voidaan tarvita tietyn virran saavuttamiseksi.
Kirchhoffin lait ovat myös tärkeä osa piiriteoriaa. On olemassa useita lakeja, joista jokainen kuvaa energian ja varauksen säilymistä piirissä. Suojelulait ovat tärkeimpiä koko fysiikassa, ja Kirchhoffin lait soveltavat näitä yleisiä periaatteita elektronisiin piireihin.