Единица, которую мы можем использовать для измерения разности потенциалов в любой точке, называется Вольт . Вольт — это разность потенциалов, приложенная к сопротивлению сопротивлением 1 Ом, которая приводит к протеканию электрического тока от верхней клеммы к нижней клемме.
Потенциальные различия всегда перетекают от более высокого потенциального значения к более низкому потенциальному значению. Мы также можем определить 1 В как потенциал, когда ток 1 Ампер умножается на сопротивление 1 Ом. Для описания разности потенциалов используется формула закона Ома, которая равна В=IxR .
Согласно закону Ома, ток в линейных цепях увеличивается с увеличением разности потенциалов. Цепь, имеющая большую разность потенциалов между любыми двумя точками, приведет к протеканию большего тока через эти две точки в цепи.
Например, рассмотрим резистор сопротивлением 10 Ом, и напряжение, приложенное к его одному концу, составляет 8 В. Аналогично, напряжение на другом конце составляет 5 В. Таким образом мы получим разность потенциалов 3В (8В-5В) на выводе резистора. Чтобы найти ток через резистор, мы можем использовать закон Ома. Ток в этой цепи будет 0,3А.
Если увеличить напряжение с 8В до 40В, разность потенциалов резистора станет 40В – 5В = 35В. Это приведет к току 3,5 А. Когда разность потенциалов на резисторе увеличивается, это также приводит к увеличению тока.
Чтобы измерить напряжение любой точки внутри цепи, мы должны сравнить его с общей опорной точкой. Обычно мы используем контакт 0 В или заземления в качестве опорной точки в цепи для измерения разности потенциалов.
Краткое описание
- Какова потенциальная разница
- Пример потенциальной разницы
- Сеть делителя напряжения
- Формула делителя напряжения
- Пример делителя напряжения
- Заключение
Какова потенциальная разница
Разность потенциалов, также известная как напряжение, является основным понятием в электричестве. В основном он описывает разницу в электрической потенциальной энергии между двумя точками электрической цепи. Разница потенциалов между двумя точками заставляет заряд перемещаться от точки с более высоким потенциалом к точке с более низким потенциалом. Это приведет к прохождению электрического тока. Мы измеряем разность потенциалов в вольтах (В), и это решающий фактор в определении того, как электричество ведет себя в цепи и как работают электрические устройства.
Пример потенциальной разницы
На изображении потенциал, приложенный к резистору на одном конце, составляет 10 В. Потенциал на втором конце резистора равен 5 В.
Чтобы рассчитать разность потенциалов на конце резистора, вычтите более высокий потенциал из меньшего:
Разность потенциалов, рассчитанная на резисторе, составляет 5 В.
Ток в резисторе пропорционален приложенному потенциалу. Если разность потенциалов между любыми двумя точками больше, вы увидите большой ток.
Используйте закон Ома, чтобы найти ток.
Теперь увеличьте потенциал с 10 В до 20 В на одном конце резистора и с 5 В до 10 В на другом конце. Разность потенциалов составит 10 В. Используя закон Ома, можно найти ток через резистор, равный 8 ампер.
Электрический заряд заставляет течь электрический ток. Но потенциал физически не движется и не течет. Потенциал прикладывается к любым двум конкретным точкам цепи.
Чтобы найти общее напряжение цепи, нам нужно сложить все подключенные напряжения в последовательной цепи. Это означает, что если у вас есть резисторы (В 1 , В 2 , и В 3 ) соединенные последовательно, вы просто суммируете их напряжения, чтобы найти общее напряжение:
С другой стороны, когда вы соединяете резисторы параллельно, напряжение на каждом резисторе или элементе остается одинаковым. Параллельно напряжение на каждом резисторе одинаково, и его можно выразить как:
Сеть делителя напряжения
Мы знаем, что если соединить несколько резисторов последовательно, несмотря на разность потенциалов, появится новый Схема делителя напряжения сформируется. Эта схема делит напряжение питания между резисторами в определенном соотношении. Каждый резистор получает часть напряжения относительно его сопротивления.
Этот принцип схемы делителя напряжения применим только к резисторам, соединенным последовательно. Если соединить резисторы параллельно, получится совершенно другая схема, которая называется сеть делителя тока.
Отдел напряжения
Данная схема объясняет фундаментальную концепцию схемы делителя напряжения. В этой схеме разные резисторы включены последовательно. Последовательно соединены 4 резистора с именем р 1 , Р 2 , Р 3 , и р 4 . Все эти резисторы имеют общую опорную точку, которая равна нулю вольт или земле.
При последовательном соединении резисторов напряжение питания (В С ) распределяется по каждому резистору. Вы увидите, что на каждом резисторе снижается некоторое напряжение. Это означает, что каждый резистор получает долю от общего напряжения.
Затем используйте закон Ома, чтобы выразить эту схему. Согласно определению закона Ома, ток (I), текущий через ряд резисторов, равен напряжению питания. (В С ) разделить на общее сопротивление (Р Т ).
Математическое выражение закона Ома имеет вид
Теперь используйте закон Ома и просто умножьте силу тока. (Я) с сопротивлением (Р) номинал каждого резистора.
Где В представляет собой падение напряжения.
После перемещения от одной точки к другой по ряду резисторов напряжение в каждой точке увеличивается по мере суммирования падений напряжения. Все отдельные суммы падения напряжения равны входному напряжению схемы. (В С ) .
Не обязательно находить полный ток цепи, чтобы найти напряжение в конкретной точке. Вы можете использовать простую формулу для расчета падения напряжения в любой точке, учитывая сопротивление резистора и ток, протекающий через него. Это упрощает анализ схемы и помогает понять, как напряжение распределяется внутри схемы.
Формула делителя напряжения
В приведенной выше формуле В(х) представляет собой напряжение, а Р(х) равно сопротивлению, создаваемому этим напряжением. Символ RT обозначает общее последовательное сопротивление резисторов, а VS — напряжение питания.
Формула делителя напряжения
Рассмотрим приведенную ниже схему, чтобы найти выходное напряжение схемы на резисторе R2, используя правило делителя напряжения.
В этой схеме V в обозначает напряжение питания. Это ток, текущий по цепи. Этот ток течет в обоих направлениях.
Давайте рассмотрим В Р1 и В Р2 быть падением напряжения р 1 и р 2 . Поскольку данные резисторы соединены последовательно, входное напряжение V В цепи будет равна сумме всех отдельных напряжений, падающих на каждом резисторе.
Чтобы рассчитать индивидуальное падение напряжения на каждом резисторе, используйте уравнение закона Ома:
Аналогично для резистора р 2
Из изображения мы видим, что напряжение на R 2 это В ВНЕ . Это выходное напряжение можно определить как:
Из приведенного выше уравнения мы можем рассчитать входное напряжение V В .
Чтобы рассчитать общий ток в В вне напряжение, используйте указанное выше значение В вне уравнение.
Итак, В. вне уравнение примет вид:
Теперь рассмотрим схему с несколькими делителями напряжения, которая содержит несколько выходов на резисторах.
Выходное уравнение примет вид:
Здесь, в приведенном выше уравнении, В Икс это выходное напряжение.
р Икс представляет собой сумму всех резисторов, включенных в цепь.
Возможные значения р Икс являются:
Если В обозначает напряжение питания. Тогда возможные выходные напряжения задаются как:
Из приведенных выше уравнений мы можем сделать вывод, что напряжение, падающее на резисторах, соединенных последовательно, пропорционально номиналу или величине резистора. Согласно закону Кирхгофа, падение напряжения на всех заданных резисторах должно быть равно входному напряжению источника.
Таким образом, вы можете найти падение напряжения на резисторах, используя формулу делителя напряжения.
Пример делителя напряжения
Рассмотрим схему делителя напряжения с тремя последовательно соединенными резисторами, создающую два выходных напряжения от 240 В поставлять. Значения сопротивления следующие:
- R1 = 10 Ом
- R2 = 20 Ом
- R3 = 30 Ом
Эквивалентное сопротивление цепи рассчитывается как:
Теперь два выходных напряжения определяются следующим образом:
Ток в цепи определяется выражением:
Следовательно, падение напряжения на каждом резисторе будет следующим:
Заключение
Делитель напряжения — это фундаментальная пассивная схема, используемая в электронике. Эта схема может уменьшить выходное напряжение относительно входного напряжения. Вы можете добиться такого снижения напряжения после последовательного соединения нескольких сопротивлений. Значение сопротивления зависит от значения падения напряжения, которого вы хотите достичь. Эти резисторы будут создавать фиксированную долю напряжения, определяемую соотношением резисторов.
Резисторы являются важными элементами схемы, поскольку они могут ограничивать напряжение цепи в соответствии с законом Ома. Резисторы, включенные последовательно, пропускают постоянный ток через каждый резистор. Вы можете рассчитывать и поддерживать постоянное напряжение при проектировании электронных схем с помощью формулы делителя напряжения.