Unitatea pe care o putem folosi pentru a măsura diferența de potențial în orice punct se numește a Volt . Un volt este o diferență de potențial aplicată peste rezistența de 1 ohm și va duce la fluxul de curent electric de la borna superioară la borna inferioară.
Diferențele de potențial curg întotdeauna de la o valoare potențială mai mare la o valoare potențială mai mică. De asemenea, putem defini 1V ca potențial atunci când 1 Amperi de curent este înmulțit cu 1 ohm de rezistență. Pentru a descrie diferența de potențial, se utilizează formula legii ohmului, care este egală cu V=IxR .
Conform legii lui Ohm, curentul în circuitele liniare crește odată cu creșterea diferenței de potențial. Un circuit care are o diferență mare de potențial între oricare două puncte va avea ca rezultat un flux mai mare de curent prin aceste două puncte dintr-un circuit.
De exemplu, luați în considerare un rezistor de 10 Ω, iar tensiunea aplicată la capătul său este de 8V. În mod similar, tensiunea la celălalt capăt al său este de 5V. Deci vom obține o diferență de potențial de 3V (8V-5V) pe terminalul rezistenței. Pentru a găsi curentul prin rezistor, putem folosi legea Ohm. Curentul acestui circuit ar fi de 0,3A.
Dacă creștem tensiunea de la 8V la 40V, diferența de potențial al rezistenței va deveni 40V – 5V = 35V. Acest lucru va avea ca rezultat 3,5 A din fluxul de curent. Când diferența de potențial între rezistență crește, va avea ca rezultat și o creștere a curentului.
Pentru a măsura tensiunea oricărui punct din interiorul unui circuit, trebuie să o comparăm cu punctul de referință comun. În mod normal, folosim pinul de 0V sau de masă ca punct de referință în circuit pentru măsurarea diferenței de potențial.
Schiță rapidă
- Care este diferența de potențial
- Exemplu de diferență de potențial
- Rețea divizor de tensiune
- Formula divizorului de tensiune
- Exemplu de divizor de tensiune
- Concluzie
Care este diferența de potențial
Diferența de potențial, cunoscută și sub numele de tensiune, este un concept de bază în electricitate. Practic descrie diferența de energie potențială electrică dintre două puncte dintr-un circuit electric. Diferența de potențial dintre două puncte face ca sarcina să se deplaseze de la un punct de potențial mai mare la unul mai mic. Acest lucru va duce la fluxul de curent electric. Măsurăm diferența de potențial în volți (V) și este un factor critic în determinarea modului în care se comportă electricitatea într-un circuit și a modului în care funcționează dispozitivele electrice.
Exemplu de diferență de potențial
În imagine, potențialul aplicat peste rezistorul la un capăt este de 10 V. Potențialul de la al doilea capăt al rezistorului este de 5 V.
Pentru a calcula diferența de potențial la capătul rezistorului, scădeți potențialul mai mare din cel mai mic:
Diferența de potențial calculată pe rezistor este de 5V.
Curentul din rezistor este proporțional cu potențialul aplicat. Dacă diferența de potențial dintre oricare două puncte este mai mare, veți vedea un flux mare de curent.
Utilizați legea lui Ohm pentru a găsi curentul.
Acum, creșteți potențialul de la 10V la 20V la un capăt al rezistenței și de la 5V la 10V la celălalt capăt. Diferența de potențial va deveni 10 V. Folosind legea Ohm puteți găsi curentul prin rezistor care este de 8 amperi.
Sarcina electrică face ca curentul electric să circule. Dar potențialul nu se mișcă sau curge fizic. Potențialul este aplicat în oricare două puncte specifice ale circuitului.
Pentru a găsi tensiunea totală a circuitului, trebuie să adunăm toate tensiunile conectate din circuitul în serie. Asta înseamnă că atunci când ai rezistențe (ÎN 1 , IN 2 , și ÎN 3 ) conectate în serie, pur și simplu însumați tensiunile lor pentru a găsi tensiunea totală:
Pe de altă parte, când conectați rezistențele în paralel, tensiunea pe fiecare rezistor sau element rămâne aceeași. În paralel, tensiunea pe fiecare rezistor este egală și poate fi exprimată astfel:
Rețea divizor de tensiune
Știm că dacă conectăm mai multe rezistențe în serie printr-o diferență de potențial, o nouă circuit divizor de tensiune se va forma. Acest circuit împarte tensiunea de alimentare între rezistențe într-un anumit raport. Fiecare rezistor primește o parte din tensiune în raport cu rezistența sa.
Acest principiu al circuitului divizor de tensiune se aplică numai rezistențelor care sunt conectate în serie. Dacă conectăm rezistențele în paralel, va rezulta o configurație complet diferită, care se numește a rețea de divizare a curentului.
Diviziunea tensiunii
Circuitul dat explică conceptul fundamental al unui circuit divizor de tensiune. În acest circuit, diferite rezistențe sunt în serie. Există 4 rezistențe în serie numite R 1 , R 2 , R 3 , și R 4 . Toate aceste rezistențe au un punct de referință comun care este egal cu zero volți sau masă.
Când conectați rezistențele în serie, tensiunea de alimentare (ÎN S ) este distribuit pe fiecare rezistor. Veți vedea că fiecare rezistor va scădea unele tensiuni. Aceasta înseamnă că fiecare rezistor primește o parte din tensiunea totală.
Apoi, utilizați legea lui Ohm pentru a exprima acest circuit. Conform definiției legii Ohm, curentul (I) care circulă printr-o serie de rezistențe este egal cu tensiunea de alimentare (ÎN S ) împărțit la rezistența totală (R T ).
Expresia matematică a legii Ohm este dată ca
Acum folosiți legea Ohm și pur și simplu înmulțiți curentul (eu) cu rezistenta (R) valoarea fiecărui rezistor.
Unde ÎN reprezintă căderea de tensiune.
După trecerea de la un punct la altul de-a lungul seriei de rezistențe, tensiunea în fiecare punct crește pe măsură ce însumați căderile de tensiune. Toate sumele individuale ale căderilor de tensiune sunt egale cu tensiunea de intrare a circuitului (ÎN S ) .
Nu este necesar să găsiți curentul total al circuitului pentru a găsi tensiunea într-un anumit punct. Puteți utiliza o formulă simplă pentru a calcula căderea de tensiune în orice punct, luând în considerare rezistența rezistorului și curentul care circulă prin acesta. Acest lucru simplifică analiza circuitului și ajută la înțelegerea modului în care este distribuită tensiunea în circuit.
Formula divizorului de tensiune
În formula de mai sus, V(x) reprezintă tensiunea și R(x) este egală cu rezistența produsă de această tensiune. Simbolul RT indică rezistența totală în serie a rezistențelor și VS este tensiunea de alimentare.
Formula divizorului de tensiune
Luați în considerare circuitul de mai jos pentru a găsi tensiunea de ieșire a circuitului peste R2 folosind regula divizorului de tensiune.
În acest circuit, V în indică tensiunea de alimentare. Este curentul care circulă prin circuit. Acest curent circulă în ambele sensuri.
Sa luam in considerare ÎN R1 și ÎN R2 să fie căderea de tensiune a R 1 și R 2 . Deoarece rezistențele date sunt conectate în serie, tensiunea de intrare V ÎN a circuitului va fi egală cu suma tuturor tensiunilor individuale care sunt scăzute împotriva fiecărui rezistor.
Pentru a calcula căderea individuală de tensiune pe fiecare rezistor, utilizați ecuația legii Ohm:
În mod similar, pentru rezistor R 2
Din imagine, putem vedea că tensiunea pe R 2 este V OUT . Această tensiune de ieșire poate fi dată ca:
Din ecuația de mai sus, putem calcula tensiunea de intrare V ÎN .
Pentru a calcula curentul total în termeni de V afară tensiune, utilizați V de mai sus afară ecuaţie.
Deci, V afară ecuația va deveni:
Acum luați în considerare un circuit divizor de tensiune multiplu care conține mai multe ieșiri peste rezistențe.
Ecuația de ieșire va deveni:
Aici, în ecuația de mai sus, ÎN X este tensiunea de ieșire.
R X este suma tuturor rezistențelor conectate în circuit.
Valorile posibile ale R X sunt:
Dacă ÎN reprezintă tensiunea de alimentare. Atunci tensiunile de ieșire posibile sunt date astfel:
Din ecuațiile de mai sus, putem concluziona că tensiunea căzută la rezistoarele care sunt conectate în serie este proporțională cu valoarea sau mărimea rezistorului. Conform legii tensiunii lui Kirchhoff, tensiunea căzută la toate rezistențele date trebuie să fie egală cu tensiunea de intrare a sursei.
Deci, puteți găsi căderea de tensiune a rezistențelor folosind formula divizorului de tensiune.
Exemplu de divizor de tensiune
Luați în considerare un circuit divizor de tensiune cu trei rezistențe în serie, producând două tensiuni de ieșire de la a 240 V livra. Valorile rezistenței sunt următoarele:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Rezistența echivalentă a circuitului se calculează astfel:
Acum, cele două tensiuni de ieșire sunt determinate după cum urmează:
Curentul din circuit este dat de:
Prin urmare, căderile de tensiune pe fiecare rezistor sunt după cum urmează:
Concluzie
Un divizor de tensiune este un circuit pasiv fundamental utilizat în electronică. Acest circuit poate reduce tensiunea de ieșire în raport cu tensiunea de intrare. Puteți obține această reducere a tensiunii după conectarea mai multor rezistențe în serie. Valoarea rezistenței depinde de valoarea căderii de tensiune pe care doriți să o obțineți. Aceste rezistențe vor crea o fracțiune fixă de tensiune determinată de rapoartele rezistenței.
Rezistoarele sunt elemente importante ale circuitului, deoarece pot limita tensiunea circuitului conform Legii lui Ohm. Rezistoarele în serie au un curent constant prin fiecare rezistor. Puteți calcula și menține o tensiune constantă în timp ce proiectați circuite electronice cu ajutorul unei formule divizor de tensiune.