Plik dzielnik napięcia lub dzielnik napięcia składa się z asocjacji rezystorów lub impedancji połączonych szeregowo ze źródłem. W ten sposób napięcie V dostarczane ze źródła - napięcie wejściowe - rozkłada się proporcjonalnie w każdym elemencie, zgodnie z prawem Ohma:
Vja = I.Zja.
Gdzie V.ja to napięcie na elemencie obwodu, ja to przepływający przez niego prąd i Zja odpowiednią impedancję.
Układając źródło i elementy w obwodzie zamkniętym, musi być spełnione drugie prawo Kirchhoffa, które mówi, że suma wszystkich spadków i wzrostów napięcia jest równa 0.
Na przykład, jeśli rozważany obwód jest czysto rezystancyjny i dostępne jest źródło 12 V, po prostu umieszczając dwa identyczne rezystory szeregowo ze wspomnianym źródłem, napięcie zostanie podzielone: każdy opór będzie miał 6 woltów. Przy trzech identycznych rezystorach w każdym uzyskuje się 4 V..
Ponieważ źródło reprezentuje wzrost napięcia, to V = +12 V. W każdym rezystorze występują spadki napięcia, które są reprezentowane przez znaki ujemne: odpowiednio - 6 V i - 6 V. Łatwo zauważyć, że drugie prawo Kirchoffa zostało spełnione:
+12 V - 6 V - 6 V = 0 V.
Stąd nazwa dzielnika napięcia, ponieważ dzięki rezystorom szeregowym można łatwo uzyskać niższe napięcia wychodząc ze źródła o wyższym napięciu.
Indeks artykułów
Kontynuujmy rozważanie obwodu czysto rezystancyjnego. Wiemy, że prąd I, który przechodzi przez obwód rezystorów połączonych szeregowo ze źródłem, jak pokazano na rysunku 1, jest taki sam. I zgodnie z prawem Ohma i drugim prawem Kirchoffa:
V = IR1 + IŚĆdwa + IŚĆ3 +… IŚĆja
Gdzie R.1, Rdwa… R.ja reprezentuje każdą rezystancję szeregową obwodu. W związku z tym:
V = I ∑ Rja
Tak więc prąd okazuje się być:
I = V / ∑ Rja
Teraz obliczmy napięcie na jednym z rezystorów, rezystorze R.ja na przykład:
Vja = (V / ∑ Rja) R.ja
Poprzednie równanie zostało przepisane w następujący sposób i mamy gotową regułę dzielnika napięcia dla akumulatora i rezystorów N połączonych szeregowo:
Jeśli mamy obwód dzielnika napięcia z 2 rezystorami, powyższe równanie wygląda następująco:
A w szczególnym przypadku, gdy R.1 = R.dwa, Vja = V / 2, niezależnie od prądu, jak podano na początku. To najprostszy ze wszystkich dzielnik napięcia.
Na poniższym rysunku przedstawiono schemat tego dzielnika, gdzie V, napięcie wejściowe, jest symbolizowane jako V.w, i Vja jest napięciem otrzymanym przez podzielenie napięcia między rezystorami R1 i R.dwa.
Zasada dzielnika napięcia zostanie zastosowana w dwóch obwodach rezystancyjnych w celu uzyskania niższych napięć.
Dostępne jest źródło 12 V, które należy podzielić na 7 V i 5 V za pomocą dwóch rezystorów R.1 i R.dwa. Istnieje rezystancja stała 100 Ω i rezystancja zmienna w zakresie od 0 do 1 kΩ. Jakie są opcje konfiguracji obwodu i ustawienia wartości rezystora R.dwa?
Aby rozwiązać to ćwiczenie, zostanie zastosowana zasada dzielnika napięcia dla dwóch rezystorów:
Załóżmy, że R.1 jest rezystancją znalezioną przy napięciu 7 V i tam umieszczona jest stała rezystancja R.1 = 100 Ω
Nieznany opór R.dwa musi być pod napięciem 5 V:
I R.1 przy 7 V:
5 (Rdwa +100) = 12 R.dwa
500 = 7 Rdwa
Rdwa = 71,43 Ω
Podobnie możesz użyć drugiego równania, aby uzyskać tę samą wartość, lub zastąpić otrzymany wynik, aby sprawdzić równość.
Jeśli teraz stały opór zostanie umieszczony jako Rdwa, wtedy będzie R1 jest pod napięciem 7 V:
5 (100 + R1) = 100 x 12
500 + 5R1 = 1200
R1 = 140 Ω
W ten sam sposób można sprawdzić, czy ta wartość spełnia drugie równanie. Obie wartości mieszczą się w zmiennym zakresie rezystancji, dlatego istnieje możliwość realizacji żądanego obwodu w obie strony.
Woltomierz prądu stałego DC do pomiaru napięć w pewnym zakresie opiera się na dzielniku napięcia. Do zbudowania takiego woltomierza potrzebny jest galwanometr np. D'Arsonvala.
Jest to miernik wykrywający prądy elektryczne, wyposażony w stopniowaną skalę i wskazówkę. Istnieje wiele modeli galwanometrów, ten na rysunku jest bardzo prosty, z dwoma zaciskami przyłączeniowymi, które znajdują się z tyłu..
Galwanometr ma rezystancję wewnętrzną R.sol, który toleruje tylko mały prąd, zwany prądem maksymalnym Isol. W konsekwencji napięcie na galwanometrze wynosi V.m = JasolRsol.
Aby zmierzyć napięcie, woltomierz umieszcza się równolegle do mierzonego elementu, a jego rezystancja wewnętrzna musi być na tyle duża, aby nie pobierać prądu z obwodu, w przeciwnym razie zmieni go..
Jeżeli chcemy wykorzystać galwanometr jako miernik, to mierzone napięcie nie może przekraczać maksymalnego dopuszczalnego, czyli maksymalnego ugięcia igły, jakie posiada urządzenie. Ale zakładamy, że Vm jest mały, ponieważ jasol i R.sol oni są.
Jednak gdy galwanometr jest połączony szeregowo z innym rezystorem R.S, połączenie ograniczający opór, możemy rozszerzyć zakres pomiarowy galwanometru od małego Vm do pewnego wyższego napięcia ε. Po osiągnięciu tego napięcia igła instrumentu doświadcza maksymalnego odchylenia.
Schemat projektowy jest następujący:
Na rysunku 4 po lewej stronie G to galwanometr, a R to dowolna rezystancja, powyżej której chcesz zmierzyć napięcie V.x.
Rysunek po prawej pokazuje, jak obwód z G, R.sol i R.S jest odpowiednikiem woltomierza, który jest umieszczony równolegle do rezystancji R..
Na przykład załóżmy, że wewnętrzna rezystancja galwanometru wynosi R.sol = 50 Ω, a maksymalny obsługiwany prąd to Isol = 1 mA, rezystancja graniczna RS dla woltomierza zbudowanego z tym galwanometrem do pomiaru maksymalnego napięcia 1 V jest obliczana w następujący sposób:
jasol (RS + Rsol) = 1 V.
RS = (1 V / 1 x 10-3 A) - Rsol
RS = 1000 Ω - 50 Ω = 950 Ω
Jeszcze bez komentarzy