Čo je deliace napätie? (S príkladmi)

On Deliteľ napätia o Delisor napätia pozostáva z asociácie odporu alebo impedancie v sérii pripojených k zdroju. Týmto spôsobom napätie Vložka Dodávané zdrojom - vstupným napätím - je podľa Ohmovho zákona rozdelené v každom prvku úmerne v každom prvku:

Vložka_Jo = I.Z_Jo.

Kde v_Jo Je to napätie v prvku obvodu, I je prúd, ktorý cez neho cirkuluje a z_Jo zodpovedajúca impedancia.

postava 1. Odporný deliteľ napätia pozostáva zo sériových odporov. Zdroj: Wikimedia Commons.

Pri usporiadaní zdroja a prvkov v uzavretom okruhu musí Kirchhoffov druhý zákon.

Napríklad, ak je obvod, ktorý sa má zvážiť, čisto odporný a je k dispozícii zdroj 12 -voltu, jednoducho s dvoma identickými sériovými odpormi s týmto zdrojom, napätie sa rozdelí: v každom odporu bude 6 voltov. A s tromi identickými odpormi 4 V sa získa v každom.

Pretože zdroj predstavuje stúpanie napätia, potom V = +12 V. A v každom odporu sú kvapky napätia, ktoré sú znázornené s negatívnymi znakmi: - 6 V a - 6 V. Ľahko sa varuje, že Kirchoffov druhý zákon je splnený:

+12 V - 6 V - 6 V = 0 V

Odtiaľ pochádza názov deliča napätia, pretože podľa sériových odporov je možné drobné napätie ľahko získať zo zdroja s väčším napätím.

[TOC]

Rovnica deliaceho napätia

Pokračujme v zvážení čisto odporného obvodu. Vieme, že prúd I, ktorý prechádza obvodom sériových odporov pripojených k zdroju, ako je znázornené na obrázku 1, je rovnaký. A podľa Ohmovho zákona a Kirchoffovho druhého zákona:

Môže vám slúžiť: Aká je sieťová sila? (S príkladmi)

V = choď₁ + Ísť₂ + Ísť₃ +... ísť_Jo

Kde r₁, R₂... r_Jo Predstavuje každý sériový odpor obvodu. Preto:

V = i ∑ r_Jo

Potom sa ukáže, že prúd je:

I = v / ∑ r_Jo

Teraz vypočítame napätie v jednom z odporov, odpor R_Jo Napríklad:

Vložka_Jo = (V / ∑ r_Jo) R_Jo

Predchádzajúca rovnica je prepísaná nasledovne a my už máme pravidlo deliteľa napätia pre odpor proti batérii a N sériu:

Deltátor napätia s 2 odpormi

Ak máme obvod deliča napätia s 2 odpormi, predchádzajúca rovnica sa zmení na:

Av osobitnom prípade, v ktorom r₁ = R₂, Vložka_Jo = V/2, bez ohľadu na prúd, ako je uvedené na začiatku. Toto je najjednoduchší deliteľ napätia zo všetkých.

Na nasledujúcom obrázku je schéma tohto deliteľa, kde V, vstupné napätie je symbolizované ako V_v, a v_Jo Je to napätie získané vydelením napätia medzi odpormi r₁ a r₂.

Obrázok 2. Deltátor napätia s 2 odpormi sérií. Zdroj: Wikimedia Commons. Pozri stránku Autor/CC BY-SA (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/).

Vyriešené príklady

Pravidlo deliaceho napätia sa použije v dvoch odporových obvodoch na získanie menších napätí.

- Príklad 1

K dispozícii je zdroj 12 V, ktorý musí byť rozdelený na 7 V a 5 V až dva Restory₁ a r₂. Pevný odpor 100 Ω a variabilný odpor, ktorého rozsah je medzi 0 a 1 kΩ. Aké možnosti existujú na konfiguráciu obvodu a nastavenie hodnoty odporu r₂?

Riešenie

Na vyriešenie tohto cvičenia sa použije pravidlo deliaceho napätia pre dva odpory:

Predpokladajme r₁ Je to odpor, ktorý je pri napätí 7 V a je tu umiestnený pevný odpor r₁ = 100 Ω

Neznámy odpor r₂ Musí to byť 5 V:

Môže vám slúžiť: kozmický prach

A r₁ A 7 V:

5 (r₂ +100) = 12 r₂

500 = 7 R₂

R₂ = 71.43 Ω

Môžete tiež použiť druhú rovnicu na získanie rovnakej hodnoty alebo nahradiť výsledok získaný na kontrolu rovnosti.

Ak je pevný odpor teraz umiestnený ako r₂, Potom to bude r₁ je 7 V:

5 (100 + r₁) = 100 x 12

500 + 5R₁ = 1200

R₁ = 140 Ω

Rovnakým spôsobom je možné overiť, či táto hodnota spĺňa druhú rovnicu. Obe hodnoty sa nachádzajú v rozsahu premenlivého odporu, preto je možné implementovať požadovaný obvod obom.

- Príklad 2

DC priamy voltmeter na meranie napätia v určitom rozsahu je založený na rozdeľovači napätia. Na vybudovanie tohto voltmetra je potrebný galvanometer, napríklad d'Arsonval.

Jedná sa o meter, ktorý detekuje elektrické prúdy, vybavené odstupňovanou stupnicou a indikátorovou ihlou. Existuje veľa modelov galvanometov, postava je veľmi jednoduchá, s dvoma pripojenými terminálmi, ktoré sú na zadnej strane.

Obrázok 3. Galvanomometer typu d'Arsonval. Zdroj: f. Zapata.

Galvanometer má vnútorný odpor R_G, ktorý toleruje iba malý prúd, nazývaný maximálny prúd i_G. V dôsledku toho je napätie cez galvanometer V_m = I_GR_G.

Na meranie akéhokoľvek napätia je voltmeter umiestnený paralelne s prvkom, ktorý je potrebné merať, a jeho vnútorný odpor musí byť dostatočne veľký na to, aby nevykonal prúd obvodu, pretože inak ho mení.

Ak sme chceli použiť galvanometer ako meter, meracie napätie by nemalo prekročiť maximálne povolené, čo je maximálna deformácia ihly, ktoré má zariadenie. Ale predpokladáme, že v_m je malý, pretože ja_G  a r_G oni sú.

Môže vám slúžiť: sily na diaľku

Keď je však galvanometer série spojený s iným odporom r_Siež, zavolať Obmedzujúci odpor, Môžeme predĺžiť rozsah merania galvanometra od malého V_m Do určitého ε hlavného napätia. Keď sa dosiahne toto napätie, prístrojová ihla prežije maximálnu deformáciu.

Schéma dizajnu je nasledovná:

Obrázok 4. Dizajn voltmetra pomocou galvanometra. Zdroj: f. Zapata.

Na obrázku 4 vľavo, G je galvanometer a r je akýkoľvek odpor, na ktorý chcete zmerať napätie v_X.

Na obrázku vpravo je znázornený ako obvod s G, R_G a r_Siež Je ekvivalentný voltmetru, ktorý je umiestnený paralelne s odporom r.

Maximálny voltmeter 1 V

Napríklad predpokladajme, že vnútorný odpor galvanometra je r_G = 50 Ω a maximálny prúd, ktorý podporuje, je i_G = 1 Ma, odpor s obmedzujúcim RS tak, aby voltmeter postavený z tohto galvanometra meria maximálne 1 V napätie sa vypočíta takto:

Jo_G (R_Siež + R_G) = 1 V

R_Siež = (1 V / 1 x 10^-3 A) - r_G

R_Siež = 1000 Ω - 50 Ω = 950 Ω

Odkazy 

1. Alexander, C. 2006. Základy elektrických obvodov. Tretí. Vydanie. MC Graw Hill.
2. Boylestad, r. 2011. Úvod do analýzy obvodu. Druhý. Vydanie. Pearson.
3. Dorf, r. 2006. Úvod do elektrických okruhov. 7. Vydanie. John Wiley & Sons.
4. Edminister, J. Devätnásť deväťdesiat šiestich. Elektrické obvody. Séria Schaum. Tretí. Vydanie. MC Graw Hill
5. Figueroa, D. Fyzická séria pre vedu a inžinierstvo. Zvuk. 5 elektrostatický. Upravil d. Figueroa. USB.
6. Hyperfyzika. Dizajn voltmetra. Obnovené z: hyperfyziky.Fytrický.Gsu.Edu.
7. Wikipedia. Deliteľ napätia. Obnovené z: Je to.Wikipedia.orgán.