Azt az egységet, amellyel bármely pontban mérhetjük a potenciálkülönbséget, a Volt . A volt egy potenciálkülönbség, amelyet az 1 ohm ellenálláson alkalmaznak, és ez elektromos áram áramlását eredményezi a magasabb kapocsról az alsó kapocsra.
A potenciálkülönbségek mindig magasabb potenciálértékről alacsonyabb potenciálértékre folynak. Az 1 V-ot úgy is meghatározhatjuk, mint az a potenciál, amikor 1 Amper áramot megszorozunk 1 ohmos ellenállással. A potenciálkülönbség leírására az ohm törvény képletét használjuk, amely egyenlő V=IxR .
Az Ohm törvénye szerint a lineáris áramkörökben az áram a potenciálkülönbség növekedésével nő. Az olyan áramkör, amelynek bármely két pontja között nagy a potenciálkülönbség, nagyobb áram folyik az áramkör ezen két pontján keresztül.
Vegyünk például egy 10 Ω-os ellenállást, és az egyik végén 8 V feszültséget kapunk. Hasonlóképpen a másik végén a feszültség 5 V. Így 3V (8V-5V) potenciálkülönbséget kapunk az ellenállás terminálján. Az ellenálláson áthaladó áram megtalálásához használhatjuk az Ohm törvényt. Ennek az áramkörnek az árama 0,3A lenne.
Ha a feszültséget 8 V-ról 40 V-ra emeljük, az ellenállás potenciálkülönbsége 40 V – 5 V = 35 V lesz. Ez 3,5 A áramot eredményez. Ha az ellenálláson belüli potenciálkülönbség növekszik, az az áramerősség növekedését is eredményezi.
Az áramkör bármely pontjának feszültségének méréséhez össze kell hasonlítanunk azt a közös referenciaponttal. Általában a 0 V-os vagy földelő érintkezőt használjuk referenciapontként az áramkörben a potenciálkülönbség mérésére.
Gyors vázlat
- Mi a lehetséges különbség
- Példa a lehetséges különbségekre
- Feszültségosztó hálózat
- Feszültségosztó képlete
- Példa feszültségosztóra
- Következtetés
Mi a lehetséges különbség
A potenciálkülönbség, más néven feszültség, az elektromosság alapvető fogalma. Alapvetően leírja az elektromos potenciális energia különbségét az elektromos áramkör két pontja között. A két pont közötti potenciálkülönbség miatt a töltés egy magasabb potenciálpontból egy alacsonyabb potenciálpontba mozog. Ez elektromos áram áramlását eredményezi. A potenciálkülönbséget voltban (V) mérjük, és ez kritikus tényező annak meghatározásában, hogy az elektromosság hogyan viselkedik az áramkörben, és hogyan működnek az elektromos eszközök.
Példa a lehetséges különbségekre
A képen az ellenálláson az egyik végén alkalmazott feszültség 10 V. Az ellenállás második végén 5 V.
Az ellenállás végének potenciálkülönbségének kiszámításához vonja ki a magasabb potenciált az alacsonyabbból:
Az ellenálláson számított potenciálkülönbség 5 V.
Az ellenállásban lévő áram arányos az alkalmazott potenciállal. Ha bármely két pont közötti potenciálkülönbség nagyobb, akkor nagy áramáramlást fog látni.
Használja Ohm törvényét az áram meghatározásához.
Most növelje a potenciált 10 V-ról 20 V-ra az ellenállás egyik végén, és 5 V-ról 10 V-ra a másik végén. A potenciálkülönbség 10 V lesz. Az Ohm törvény alapján meg lehet találni az ellenálláson átmenő áramot, amely 8 amper.
Az elektromos töltés hatására az elektromos áram folyik. De a potenciál fizikailag nem mozog vagy áramlik. A potenciál az áramkör bármely két meghatározott pontjára vonatkozik.
A teljes áramköri feszültség meghatározásához össze kell adnunk a soros áramkör összes csatlakoztatott feszültségét. Ez azt jelenti, hogy ha ellenállásai vannak (BAN BEN 1 , BAN BEN 2 , és BAN BEN 3 ) sorba kapcsolva egyszerűen összeadja a feszültségeiket, és megtudja a teljes feszültséget:
Másrészt, ha párhuzamosan csatlakoztatja az ellenállásokat, az egyes ellenállásokon vagy elemeken lévő feszültség ugyanaz marad. Ezzel párhuzamosan az egyes ellenállásokon lévő feszültség egyenlő, és a következőképpen fejezhető ki:
Feszültségosztó hálózat
Tudjuk, hogy ha több ellenállást sorba kötünk egy potenciálkülönbségen keresztül, akkor új feszültségosztó áramkör fog kialakulni. Ez az áramkör meghatározott arányban osztja fel a tápfeszültséget az ellenállások között. Minden ellenállás megkapja a feszültség egy részét az ellenállásához képest.
Ez a feszültségosztó áramköri elv csak azokra az ellenállásokra vonatkozik, amelyek sorba vannak kapcsolva. Ha az ellenállásokat párhuzamosan kötjük össze, az egészen más beállítást eredményez, amit a jelenlegi elosztó hálózat.
Feszültségosztás
Az adott áramkör elmagyarázza a feszültségosztó áramkör alapfogalmát. Ebben az áramkörben különböző ellenállások vannak sorba kapcsolva. A nevezett sorozatban 4 ellenállás található R 1 , R 2 , R 3 , és R 4 . Mindezek az ellenállások közös referenciaponttal rendelkeznek, amely nulla volt vagy test.
Ha sorba kapcsolja az ellenállásokat, a tápfeszültség (BAN BEN S ) eloszlik minden ellenállás között. Látni fogja, hogy minden ellenállás leesik néhány feszültségről. Ez azt jelenti, hogy minden ellenállás részesedik a teljes feszültségből.
Ezután használja az Ohm törvényét ennek az áramkörnek a kifejezésére. Az Ohm törvény definíciója szerint az ellenállások sorozatán átfolyó áram (I) egyenlő a tápfeszültséggel (BAN BEN S ) osztva a teljes ellenállással (R T ).
Az Ohm-törvény matematikai kifejezése így van megadva
Most használja az Ohm törvényt, és egyszerűen szorozza meg az áramot (ÉN) az ellenállással (R) minden ellenállás értéke.
Ahol BAN BEN a feszültségesést jelenti.
Miután az egyik pontból a másikba mozog az ellenállások sorozata mentén, a feszültség minden pontban növekszik a feszültségesések összegzésével. Minden egyedi feszültségesés összege megegyezik az áramkör bemeneti feszültségével (BAN BEN S ) .
Nem szükséges megkeresni a teljes áramköri áramot ahhoz, hogy megtaláljuk a feszültséget egy adott ponton. Egy egyszerű képlet segítségével bármely ponton kiszámíthatja a feszültségesést, figyelembe véve az ellenállás ellenállását és a rajta átfolyó áramot. Ez leegyszerűsíti az áramkör elemzését, és segít megérteni, hogyan oszlik el a feszültség az áramkörön belül.
Feszültségosztó képlet
A fenti képletben V(x) a feszültséget jelenti, és R(x) egyenlő az e feszültség által keltett ellenállással. Az RT szimbólum az ellenállások teljes soros ellenállását jelöli, a VS pedig a tápfeszültséget.
Feszültségosztó képlet
Tekintsük az alábbi áramkört az R2-n keresztüli áramkör kimeneti feszültségének meghatározásához a feszültségosztó szabály segítségével.
Ebben az áramkörben az V ban ben a tápfeszültséget jelöli. Ez az áramkörön átfolyó áram. Ez az áram mindkét irányban folyik.
Mérlegeljük BAN BEN R1 és BAN BEN R2 hogy a feszültségesés legyen R 1 és R 2 . Mivel az adott ellenállások sorba vannak kötve, a V bemeneti feszültség BAN BEN Az áramkör értéke egyenlő lesz az egyes ellenállásokra leesett összes egyedi feszültség összegével.
Az egyes ellenállások egyedi feszültségesésének kiszámításához használja az Ohm törvény egyenletét:
Hasonlóan az ellenálláshoz is R 2
A képen láthatjuk, hogy a feszültség az R-en 2 az V KI . Ez a kimeneti feszültség a következőképpen adható meg:
A fenti egyenletből kiszámíthatjuk a V bemeneti feszültséget BAN BEN .
A teljes áram kiszámításához V-ban ki feszültség, használja a fenti V-t ki egyenlet.
Tehát az V ki egyenlet lesz:
Most vegyünk egy több feszültségosztó áramkört, amely több kimenetet tartalmaz az ellenállásokon.
A kimeneti egyenlet a következő lesz:
Itt a fenti egyenletben a BAN BEN x a kimeneti feszültség.
R x az áramkörbe kapcsolt összes ellenállás összege.
A lehetséges értékei R x vannak:
Ha BAN BEN a tápfeszültséget jelenti. Ezután a lehetséges kimeneti feszültségek a következők:
A fenti egyenletekből arra következtethetünk, hogy a sorba kapcsolt ellenállásokon leeső feszültség arányos az ellenállás értékével vagy nagyságával. A Kirchhoff-féle feszültségtörvény szerint az összes adott ellenálláson leesett feszültségnek meg kell egyeznie a forrás bemeneti feszültségével.
Tehát az ellenállások feszültségesését a feszültségosztó képlet segítségével találhatja meg.
Példa feszültségosztóra
Tekintsünk egy feszültségosztó áramkört három soros ellenállással, amelyek két kimeneti feszültséget állítanak elő a-ból 240 V kínálat. Az ellenállásértékek a következők:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Az áramkör egyenértékű ellenállását a következőképpen számítjuk ki:
Most a két kimeneti feszültséget a következőképpen határozzuk meg:
Az áramkörben lévő áramot a következő képlet adja meg:
Ezért az egyes ellenállásokon a feszültségesések a következők:
Következtetés
A feszültségosztó egy alapvető passzív áramkör, amelyet az elektronikában használnak. Ez az áramkör csökkentheti a kimeneti feszültséget a bemeneti feszültséghez képest. Ezt a feszültségcsökkenést több ellenállás sorba kapcsolása után érheti el. Az ellenállás értéke az elérni kívánt feszültségesés értékétől függ. Ezek az ellenállások fix feszültséghányadot hoznak létre, amelyet az ellenállásarányok határoznak meg.
Az ellenállások fontos áramköri elemek, mivel az Ohm törvénye szerint korlátozhatják az áramkör feszültségét. A soros ellenállások állandó árammal rendelkeznek minden ellenálláson. Feszültségosztó képlet segítségével állandó feszültséget számíthat ki és tarthat fenn az elektronikus áramkörök tervezése során.