Vienetas, kurį galime naudoti potencialų skirtumui išmatuoti bet kuriame taške, vadinamas a Volt . Voltas yra potencialų skirtumas, taikomas 1 omo varžai, ir dėl to elektros srovė tekės iš aukštesnio gnybto į apatinį gnybtą.
Potencialūs skirtumai visada kyla iš didesnės potencialo vertės į mažesnę potencialo vertę. Taip pat galime apibrėžti 1 V kaip potencialą, kai 1 amperas srovės padauginamas iš 1 omo pasipriešinimo. Potencialų skirtumui apibūdinti naudojama omo dėsnio formulė, kuri lygi V = IxR .
Pagal Ohmo dėsnį, srovė tiesinėse grandinėse didėja didėjant potencialų skirtumui. Grandinė, turinti didelį potencialų skirtumą tarp bet kurių dviejų taškų, padidins srovės srautą per šiuos du grandinės taškus.
Pavyzdžiui, apsvarstykite 10 Ω rezistorių, kurio viename gale taikoma 8 V įtampa. Panašiai įtampa kitame gale yra 5 V. Taigi rezistoriaus gnybte gausime 3V (8V-5V) potencialų skirtumą. Norėdami rasti srovę per rezistorių, galime naudoti Ohmo įstatymą. Šios grandinės srovė būtų 0,3 A.
Padidinus įtampą nuo 8V iki 40V, rezistoriaus potencialų skirtumas taps 40V – 5V = 35V. Dėl to srovės srautas bus 3,5 A. Kai padidės potencialo skirtumas tarp rezistoriaus, tai taip pat padidins srovę.
Norėdami išmatuoti bet kurio grandinės taško įtampą, turime ją palyginti su bendru atskaitos tašku. Mes paprastai naudojame 0 V arba įžeminimo kaištį kaip atskaitos tašką grandinėje potencialų skirtumui matuoti.
Greitas kontūras
- Koks yra galimas skirtumas
- Galimo skirtumo pavyzdys
- Įtampos skirstytuvo tinklas
- Įtampos daliklio formulė
- Įtampos skirstytuvo pavyzdys
- Išvada
Koks yra galimas skirtumas
Potencialų skirtumas, dar žinomas kaip įtampa, yra pagrindinė elektros sąvoka. Iš esmės jis apibūdina elektrinės potencialios energijos skirtumą tarp dviejų elektros grandinės taškų. Potencialų skirtumas tarp dviejų taškų sukelia krūvio judėjimą iš aukštesnio į žemesnį potencialo tašką. Tai sukels elektros srovės srautą. Matuojame potencialų skirtumą voltais (V), ir tai yra esminis veiksnys nustatant, kaip elektros energija veikia grandinėje ir kaip veikia elektros prietaisai.
Galimo skirtumo pavyzdys
Paveikslėlyje viename rezistoriaus gale taikomas potencialas yra 10 V. Antrame rezistoriaus gale yra 5 V.
Norėdami apskaičiuoti potencialų skirtumą rezistoriaus gale, atimkite didesnį potencialą iš mažesnio:
Apskaičiuotas potencialų skirtumas rezistoriuje yra 5 V.
Srovė rezistoriuje yra proporcinga taikomam potencialui. Jei potencialų skirtumas tarp bet kurių dviejų taškų yra didesnis, pamatysite didelį srovės srautą.
Norėdami rasti srovę, naudokite Ohmo dėsnį.
Dabar padidinkite potencialą nuo 10 V iki 20 V viename rezistoriaus gale ir 5 V iki 10 V kitame gale. Potencialų skirtumas taps 10 V. Pagal Ohmo dėsnį galite rasti srovę per rezistorių, kuri yra 8 amperai.
Elektros krūvis sukelia elektros srovės tekėjimą. Tačiau potencialas fiziškai nejuda ir neteka. Potencialas taikomas bet kuriuose dviejuose konkrečiuose grandinės taškuose.
Norėdami rasti bendrą grandinės įtampą, turime pridėti visas prijungtas įtampas nuoseklioje grandinėje. Tai reiškia, kad kai turite rezistorius (IN 1 , IN 2 , ir IN 3 ) sujungti nuosekliai, tiesiog susumuokite jų įtampas, kad surastumėte bendrą įtampą:
Kita vertus, lygiagrečiai prijungus rezistorius, kiekvieno rezistoriaus ar elemento įtampa išlieka tokia pati. Lygiagrečiai kiekvieno rezistoriaus įtampa yra lygi ir gali būti išreikšta taip:
Įtampos skirstytuvo tinklas
Mes žinome, kad jei mes sujungsime kelis rezistorius nuosekliai per potencialų skirtumą, naujas įtampos daliklio grandinė susiformuos. Ši grandinė padalija maitinimo įtampą tarp rezistorių tam tikru santykiu. Kiekvienas rezistorius gauna dalį įtampos, palyginti su jo varža.
Šis įtampos daliklio grandinės principas taikomas tik nuosekliai sujungtiems rezistoriams. Jei rezistorius sujungsime lygiagrečiai, bus visiškai kitokia sąranka, kuri vadinama a srovės skirstytuvo tinklas.
Įtampos skyrius
Pateikta grandinė paaiškina pagrindinę įtampos daliklio grandinės koncepciją. Šioje grandinėje skirtingi rezistoriai yra nuosekliai. Serijoje yra 4 pavadinti rezistoriai R 1 , R 2 , R 3 , ir R 4 . Visi šie rezistoriai turi bendrą atskaitos tašką, kuris yra lygus nuliui voltų arba įžeminimo.
Kai rezistorius jungiate nuosekliai, maitinimo įtampa (IN S ) yra paskirstytas kiekvienam rezistoriui. Pamatysite, kad kiekvienas rezistorius nukris tam tikrą įtampą. Tai reiškia, kad kiekvienas rezistorius gauna dalį visos įtampos.
Tada naudokite Ohmo dėsnį, kad išreikštumėte šią grandinę. Pagal Ohmo dėsnio apibrėžimą srovė (I), tekanti per rezistorių seriją, yra lygi maitinimo įtampai (IN S ) padalintas iš bendro pasipriešinimo (R T ).
Omo dėsnio matematinė išraiška pateikiama kaip
Dabar naudokite Ohmo įstatymą ir tiesiog padauginkite srovę (aš) su pasipriešinimu (R) kiekvieno rezistoriaus vertė.
Kur IN reiškia įtampos kritimą.
Perėjus iš vieno taško į kitą išilgai rezistorių serijos, įtampa kiekviename taške didėja, kai susumavus įtampos kritimus. Visos atskiros įtampos kritimo sumos yra lygios grandinės įėjimo įtampai (IN S ) .
Norint rasti įtampą konkrečiame taške, nebūtina rasti visos grandinės srovės. Galite naudoti paprastą formulę, norėdami apskaičiuoti įtampos kritimą bet kuriame taške, atsižvelgdami į rezistoriaus varžą ir per jį tekančią srovę. Tai supaprastina grandinės analizę ir padeda suprasti, kaip grandinėje paskirstoma įtampa.
Įtampos daliklio formulė
Aukščiau pateiktoje formulėje V(x) reiškia įtampą ir R(x) yra lygi varžai, kurią sukuria ši įtampa. Simbolis RT reiškia bendrą rezistorių varžą, o VS yra maitinimo įtampa.
Įtampos daliklio formulė
Apsvarstykite toliau pateiktą grandinę, kad surastumėte grandinės išėjimo įtampą per R2, naudodami įtampos daliklio taisyklę.
Šioje grandinėje V in žymi maitinimo įtampą. Tai srovė, tekanti per grandinę. Ši srovė teka abiem kryptimis.
Apsvarstykime IN R1 ir IN R2 kad būtų įtampos kritimas R 1 ir R 2 . Kadangi nurodyti rezistoriai yra sujungti nuosekliai, įėjimo įtampa V IN grandinė bus lygi visos atskiros įtampos, kuri nukrenta prieš kiekvieną rezistorių, sumai.
Norėdami apskaičiuoti atskirą įtampos kritimą kiekviename rezistoriuje, naudokite Ohmo įstatymo lygtį:
Panašiai ir rezistoriui R 2
Iš paveikslėlio matome, kad įtampa per R 2 yra V OUT . Ši išėjimo įtampa gali būti pateikta taip:
Iš aukščiau pateiktos lygties galime apskaičiuoti įėjimo įtampą V IN .
Norėdami apskaičiuoti bendrą srovę V išeiti įtampa, naudokite aukščiau pateiktą V išeiti lygtis.
Taigi V išeiti lygtis bus tokia:
Dabar apsvarstykite kelių įtampos daliklio grandinę, kurioje yra keli rezistorių išėjimai.
Išvesties lygtis bus tokia:
Čia, aukščiau pateiktoje lygtyje, IN X yra išėjimo įtampa.
R X yra visų grandinėje sujungtų rezistorių suma.
Galimos vertės R X yra:
Jeigu IN reiškia maitinimo įtampą. Tada galimos išėjimo įtampos pateikiamos taip:
Iš aukščiau pateiktų lygčių galime daryti išvadą, kad įtampa, nukritusi per nuosekliai sujungtus rezistorius, yra proporcinga rezistoriaus vertei arba dydžiui. Pagal Kirchhoffo įtampos dėsnį, visų nurodytų rezistorių įtampa turi būti lygi šaltinio įėjimo įtampai.
Taigi galite rasti rezistorių įtampos kritimą naudodami įtampos daliklio formulę.
Įtampos skirstytuvo pavyzdys
Apsvarstykite įtampos daliklio grandinę su trimis nuosekliai sujungtais rezistoriais, sukuriančią dvi išėjimo įtampas iš a 240 V tiekimas. Atsparumo vertės yra šios:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Ekvivalentinė grandinės varža apskaičiuojama taip:
Dabar dvi išėjimo įtampos nustatomos taip:
Srovė grandinėje apskaičiuojama taip:
Todėl įtampos kritimai kiekviename rezistoriuje yra tokie:
Išvada
Įtampos daliklis yra pagrindinė pasyvi grandinė, naudojama elektronikoje. Ši grandinė gali sumažinti išėjimo įtampą, palyginti su įvesties įtampa. Šį įtampos sumažėjimą galite pasiekti nuosekliai prijungę kelias varžas. Atsparumo vertė priklauso nuo įtampos kritimo vertės, kurią norite pasiekti. Šie rezistoriai sukurs fiksuotą įtampos dalį, kurią nustato rezistorių santykiai.
Rezistoriai yra svarbūs grandinės elementai, nes jie gali apriboti grandinės įtampą pagal Ohmo dėsnį. Nuosekliuose rezistoriuose per kiekvieną rezistorių teka pastovi srovė. Kurdami elektronines grandines galite apskaičiuoti ir palaikyti pastovią įtampą, naudodami įtampos daliklio formulę.