Единицата, която можем да използваме за измерване на потенциалната разлика във всяка точка, се нарича а волт . Волтът е потенциална разлика, приложена към съпротивлението от 1 ом, и това ще доведе до протичане на електрически ток от по-високия извод към по-ниския извод.
Потенциалните разлики винаги протичат от по-висока потенциална стойност към по-ниска потенциална стойност. Можем също да дефинираме 1V като потенциал, когато 1 ампер ток се умножи по 1 ом съпротивление. За да се опише потенциалната разлика, се използва формулата на закона на Ом, която е равна на V=IxR .
Според закона на Ом токът в линейните вериги се увеличава с увеличаване на потенциалната разлика. Верига с голяма потенциална разлика между които и да е две точки ще доведе до по-голям ток през тези две точки във веригата.
Например, помислете за резистор от 10 Ω и напрежението, приложено в единия му край, е 8V. По същия начин напрежението в другия му край е 5V. Така че ще получим 3V (8V-5V) потенциална разлика на клемата на резистора. За да намерим тока през резистора, можем да използваме закона на Ом. Токът на тази верига ще бъде 0,3 A.
Ако увеличим напрежението от 8V на 40V, потенциалната разлика на резистора ще стане 40V – 5V = 35V. Това ще доведе до 3,5 A от текущия поток. Когато разликата в потенциала на резистора се увеличи, това също ще доведе до увеличаване на тока.
За да измерим напрежението на която и да е точка във веригата, трябва да го сравним с общата референтна точка. Обикновено използваме 0V или заземяващия щифт като референтна точка във веригата за измерване на потенциалната разлика.
Бързо очертание
- Каква е потенциалната разлика
- Пример за потенциална разлика
- Мрежа с делител на напрежение
- Формула за делител на напрежение
- Пример за делител на напрежение
- Заключение
Каква е потенциалната разлика
Потенциалната разлика, известна още като напрежение, е основна концепция в електричеството. Той основно описва разликата в електрическата потенциална енергия между две точки в рамките на електрическа верига. Разликата в потенциала между две точки кара заряда да се премести от точка с по-висок потенциал към точка с по-нисък потенциал. Това ще доведе до протичане на електрически ток. Ние измерваме потенциалната разлика във волтове (V) и това е критичен фактор при определяне как се държи електричеството във верига и как работят електрическите устройства.
Пример за потенциална разлика
На изображението потенциалът, приложен върху резистора в единия край, е 10 V. Потенциалът на втория край на резистора е 5 V.
За да изчислите потенциалната разлика в края на резистора, извадете по-високия потенциал от по-ниския:
Потенциалната разлика, изчислена през резистора, е 5V.
Токът в резистора е пропорционален на приложения потенциал. Ако потенциалната разлика между които и да е две точки е по-голяма, ще видите голям ток.
Използвайте закона на Ом, за да намерите тока.
Сега увеличете потенциала от 10V на 20V в единия край на резистора и 5V на 10V в другия край. Разликата в потенциала ще стане 10 V. Използвайки закона на Ом, можете да намерите тока през резистора, който е 8 ампера.
Електрическият заряд предизвиква протичането на електрически ток. Но потенциалът физически не се движи или тече. Потенциалът се прилага към всеки две конкретни точки във веригата.
За да намерим общото напрежение на веригата, трябва да съберем всички свързани напрежения в серийната верига. Това означава, че когато имате резистори (IN 1 , ИН 2 , и IN 3 ) свързани последователно, вие просто сумирате техните напрежения, за да намерите общото напрежение:
От друга страна, когато свържете резистори паралелно, напрежението на всеки резистор или елемент остава същото. Паралелно напрежението на всеки резистор е равно и може да се изрази като:
Мрежа с делител на напрежение
Знаем, че ако свържем няколко резистора последователно през потенциална разлика, нов верига на делителя на напрежението ще се образуват. Тази верига разделя захранващото напрежение между резисторите в определено съотношение. Всеки резистор получава част от напрежението спрямо неговото съпротивление.
Този принцип на веригата на делителя на напрежението се прилага само за резистори, които са свързани последователно. Ако свържем резисторите паралелно, това ще доведе до напълно различна настройка, която се нарича a токова разделителна мрежа.
Разделяне на напрежението
Дадената схема обяснява основната концепция за верига на делител на напрежение. В тази верига различни резистори са в серия. Има 4 резистора в серия с имена Р 1 , Р 2 , Р 3 , и Р 4 . Всички тези резистори споделят обща референтна точка, която е равна на нула волта или маса.
Когато свържете резистори последователно, захранващото напрежение (IN С ) се разпределя във всеки резистор. Ще видите, че всеки резистор ще падне малко напрежение. Това означава, че всеки резистор получава дял от общото напрежение.
След това използвайте закона на Ом, за да изразите тази верига. Съгласно дефиницията на закона на Ом, токът (I), протичащ през поредица от резистори, е равен на захранващото напрежение (IN С ) разделено на общото съпротивление (Р T ).
Математическият израз на закона на Ом е даден като
Сега използвайте закона на Ом и просто умножете тока (аз) със съпротивлението (R) стойност на всеки резистор.
Където IN представлява спад на напрежението.
След преместване от една точка в друга по протежение на серията от резистори, напрежението във всяка точка се увеличава, докато сумирате паданията на напрежението. Всички индивидуални суми на падане на напрежението са равни на входното напрежение на веригата (IN С ) .
Не е необходимо да се намира общият ток на веригата, за да се намери напрежението в определена точка. Можете да използвате проста формула, за да изчислите спада на напрежението във всяка точка, като вземете предвид съпротивлението на резистора и тока, протичащ през него. Това опростява анализа на веригата и помага да се разбере как напрежението се разпределя във веригата.
Формула за делител на напрежение
В горната формула, V(x) представлява напрежението и R(x) е равно на съпротивлението, произведено от това напрежение. Символът RT обозначава общото серийно съпротивление на резисторите, а VS е захранващото напрежение.
Формула за делител на напрежение
Разгледайте схемата по-долу, за да намерите изходното напрежение на веригата през R2, като използвате правилото за делител на напрежение.
В тази верига V в обозначава захранващото напрежение. Това е токът, протичащ през веригата. Този ток протича и в двете посоки.
Нека помислим IN R1 и IN R2 да бъде спадът на напрежението на Р 1 и Р 2 . Тъй като дадените резистори са свързани последователно, входното напрежение V IN на веригата ще бъде равна на сумата от цялото индивидуално напрежение, което пада срещу всеки резистор.
За да изчислите индивидуалния спад на напрежението на всеки резистор, използвайте уравнението на закона на Ом:
По същия начин за резистора Р 2
От изображението можем да видим, че напрежението през R 2 е В ВЪН . Това изходно напрежение може да бъде дадено като:
От горното уравнение можем да изчислим входното напрежение V IN .
За да изчислите общия ток по отношение на V навън напрежение, използвайте горния V навън уравнение.
Така че V навън уравнението ще стане:
Сега помислете за верига с множество делители на напрежение, която съдържа множество изходи през резисторите.
Изходното уравнение ще стане:
Тук, в горното уравнение, IN х е изходното напрежение.
Р х е сумата от всички резистори, свързани във веригата.
Възможните стойности на Р х са:
Ако IN означава захранващото напрежение. Тогава възможните изходни напрежения са дадени като:
От горните уравнения можем да заключим, че падналото напрежение върху резисторите, които са свързани последователно, е пропорционално на стойността или големината на резистора. Съгласно закона за напрежението на Кирхоф, напрежението, паднало през всички дадени резистори, трябва да бъде равно на входното напрежение на източника.
Така че можете да намерите спада на напрежението на резисторите, като използвате формулата за делител на напрежение.
Пример за делител на напрежение
Помислете за верига на делител на напрежение с три резистора в серия, произвеждащи две изходни напрежения от a 240 V доставка. Стойностите на съпротивлението са както следва:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Еквивалентното съпротивление на веригата се изчислява като:
Сега двете изходни напрежения се определят, както следва:
Токът във веригата се определя от:
Следователно спадовете на напрежението на всеки резистор са както следва:
Заключение
Делителят на напрежение е основна пасивна верига, използвана в електрониката. Тази схема може да намали изходното напрежение спрямо входното напрежение. Можете да постигнете това намаление на напрежението след свързване на множество съпротивления последователно. Стойността на съпротивлението зависи от стойността на спад на напрежението, която искате да постигнете. Тези резистори ще създадат фиксирана част от напрежението, определена от съотношенията на резистора.
Резисторите са важни елементи на веригата, тъй като те могат да ограничат напрежението на веригата според закона на Ом. Резисторите в серия имат постоянен ток през всеки резистор. Можете да изчислявате и поддържате постоянно напрежение, докато проектирате електронни схеми с помощта на формула за делител на напрежение.