Kaj je delilnik napetosti? (S primeri)

On Delilnik napetosti o napetostni delilnik je sestavljen iz povezave odpornosti ali impedance, povezanih z virom. Na ta način napetost V Dobava vira - vhodna napetost - se v vsakem elementu razdeli sorazmerno, v skladu z Ohmovim zakonom:

V_Yo = I.Z_Yo.

Kjer v_Yo To je napetost v elementu vezja, jaz je tok, ki kroži skozi njega in z_Yo ustrezna impedanca.

Slika 1. Uporni napetostni delilnik je sestavljen iz serijskih uporov. Vir: Wikimedia Commons.

Pri urejanju vira in elementov v zaprtem vezju mora Kirchhoffov drugi zakon.

Na primer, če je vezje, ki ga je treba upoštevati, čisto uporovno in je na voljo 12 -voltni vir, preprosto z dvema enakima serijama uporov s tem virom, napetost bo razdeljena: v vsakem uporu bo 6 voltov 6 voltov. In s tremi enakimi upori dobimo 4 V v vsakem.

Ker vir predstavlja napetostni vzpon, potem je v = +12 V. In v vsakem upora so napetostne kapljice, ki so predstavljene z negativnimi znaki: - 6 V in - 6 V. Zlahka je opozorjena, da je Kirchoffov drugi zakon izpolnjen:

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

Od tu prihaja ime delilnika napetosti, ker lahko po serijskih uporih manjše napetosti enostavno pridobimo iz vira z večjo napetostjo.

[TOC]

Enačba napetosti

Nadaljujmo razmisliti o čisto uporovnem vezju. Vemo, da je tok, ki prečka vezje serijskih uporov, povezanih z virom, kot je prikazano na sliki 1, enak. In po Ohmovem zakonu in Kirchoffovem drugem zakonu:

Vam lahko služi: kakšna je neto sila? (S primeri)

V = pojdi₁ + Pojdi₂ + Pojdi₃ +... pojdi_Yo

Kjer r₁, R₂… R_Yo Predstavlja vsako serijsko upornost vezja. Zato:

V = i ∑ r_Yo

Potem se izkaže, da je tok:

I = v / ∑ r_Yo

Zdaj pa izračunajmo napetost v enem od uporov, upor r_Yo Na primer:

V_Yo = (V / ∑ r_Yo) R_Yo

Prejšnja enačba je napisana na naslednji način in že imamo pravilo o napetostni delitvi za upornosti baterije in serije N:

Delilnik napetosti z 2 upori

Če imamo napetostni delilni vezje z 2 upori, se prejšnja enačba spremeni v:

In v posebnem primeru, v katerem je r₁ = R₂, V_Yo = V/2, ne glede na tok, kot je navedeno na začetku. To je najpreprostejši delilnik napetosti vseh.

Na naslednji sliki je shema tega delilnika, kjer je V, vhodna napetost simbolizirana kot V_v, in v_Yo To je napetost, dobljena z deljenjem napetosti med upori r₁ in r₂.

Slika 2. Delilnik napetosti z 2 serijskimi upori. Vir: Wikimedia Commons. Glej stran za avtorja/CC by-SA (http: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/).

Rešeni primeri

Pravilo delitve napetosti bo uporabljeno v dveh uporovnih vezjih, da dobimo manjše napetosti.

- Primer 1

Na voljo je 12 V vir, ki ga je treba razdeliti na 7 V in 5 V skozi dva R upora₁ in r₂. Fiksni upor 100 Ω in spremenljivi upor, katerega razpon je med 0 in 1KΩ. Kakšne možnosti obstajajo, da konfigurirate vezje in nastavite vrednost upora r₂?

Rešitev

Za rešitev te vaje bo uporabljeno pravilo delitve napetosti za dva upora:

Recimo r₁ Upor je pri napetosti 7 V in je nameščen fiksni upor R₁ = 100 Ω

Neznana odpornost r₂ Mora biti 5 V:

Vam lahko služi: kozmični prah

In r₁ A 7 V:

5 (r₂ +100) = 12 r₂

500 = 7 r₂

R₂ = 71.43 Ω

Za pridobitev iste vrednosti lahko uporabite tudi drugo enačbo ali nadomestite rezultat, ki ga dobimo za preverjanje enakosti.

Če je fiksni upor zdaj postavljen kot r₂, Potem bo r₁ je 7 V:

5 (100 + r₁) = 100 x 12

500 + 5R₁ = 1200

R₁ = 140 Ω

Na enak način je mogoče preveriti, ali ta vrednost izpolnjuje drugo enačbo. Obe vrednosti najdemo v območju spremenljivega upora, zato je mogoče zahtevano vezje izvajati na oba načina.

- Primer 2

DC Direct Voltmeter za merjenje napetosti v določenem območju temelji na delitvi napetosti. Za izdelavo tega voltmetra je potreben galvanometer, na primer D'Arsonval.

To je meter, ki zazna električne tokove, opremljene z diplomirano lestvico in indikatorsko igle. Obstaja veliko modelov galvanometrov, figura je zelo preprosta, z dvema povezavama, ki sta na zadnji strani.

Slika 3. Galvanometer tipa D'Arsonval. Vir: f. Zapata.

Galvanometer ima notranji upor r_G, ki tolerira le majhen tok, imenovan največji tok I_G. Posledično je napetost skozi galvanometer V_m = I_GR_G.

Za merjenje kakršne koli napetosti je voltmeter nameščen vzporedno z elementom, ki ga je zaželen, in njegova notranja upor mora biti dovolj velika, da ne porabi vezja, ker ga drugače spreminja.

Če bi galvanometer želeli uporabiti kot merilnik, merilna napetost ne sme presegati največjega dovoljenega, kar je največji odklon igle, ki ga ima naprava. Toda domnevamo, da je V_m je majhen, saj sem_G  in r_G so.

Vam lahko služi: sile na daljavo

Ko pa je serija galvanometer povezana z drugim uporom r_S, KLIČITE Omejevanje upora, Lahko razširimo območje merjenja galvanometra od malega V_m Do določene ε glavne napetosti. Ko je ta napetost dosežena, instrumentna igla doživi največji odklon.

Shema oblikovanja je naslednja:

Slika 4. Zasnova voltmetra z uporabo galvanometra. Vir: f. Zapata.

Na sliki 4 na levi je G galvanometer in R je vsaka upor, na kateri želite izmeriti napetost V_x.

Na sliki na desni je prikazan kot vezje z g, r_G in r_S Je enakovreden voltmetru, ki je postavljen vzporedno z uporom r.

Največja lestvica voltmetra 1 V

Na primer, predpostavimo, da je notranja odpornost galvanometra R_G = 50 Ω in največji tok, ki ga podpira, je jaz_G = 1 mA, RS omejuje upor, tako da voltmeter, vgrajen s tem galvanometrom, meri največ 1 V napetosti, kot sledi:

Yo_G (R_S + R_G) = 1 V

R_S = (1 v / 1 x 10^-3 A) - r_G

R_S = 1000 Ω - 50 Ω = 950 Ω

Reference 

1. Aleksander, c. 2006. Temelji električnega vezja. 3. mesto. Izdaja. MC Graw Hill.
2. Boylestad, r. 2011. Uvod v analizo vezja. 2. mesto. Izdaja. Pearson.
3. Dorf, r. 2006. Uvod v električne kroženja. 7. Izdaja. John Wiley & Sons.
4. Edminister, j. Devetnajst devetdeset šest. Električna vezja. Serija Schaum. 3. mesto. Izdaja. MC Graw Hill
5. Figueroa, d. Fizične serije za znanost in inženiring. Vol. 5 elektrostatičnih. Uredil d. Figueroa. USB.
6. Hiperfizika. Voltmeter zasnova. Okrevano od: hiperfizika.PHY-ASST.GSU.Edu.
7. Wikipedija. Delilnik napetosti. Okrevano od: je.Wikipedija.org.