KOKS YRA ĮTAMPOS DALIKLIS? (SU PAVYZDŽIAIS) - FIZINIS - 2025

Įtampos dalikliu arba įtampos daliklis susideda iš rezistorių ar varžą asociacijos serijos, prijungtų prie šaltinio. Tokiu būdu šaltinio tiekiama įtampa V - įėjimo įtampa - proporcingai paskirstoma kiekviename elemente pagal Ohmo dėsnį:

Kur V _i yra grandinės elemento įtampa, I yra per jį tekanti srovė, o Z _i - atitinkama varža.

1 pav. Rezistinę įtampos daliklį sudaro rezistoriai iš eilės. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Organizuodami šaltinį ir elementus uždaroje grandinėje, turi būti įvykdytas antrasis Kirchhoffo dėsnis, kuris teigia, kad visos įtampos kritimo ir kilimo suma yra lygi 0.

Pavyzdžiui, jei grandinė, į kurią reikia atsižvelgti, yra vien tik varžinė ir joje yra 12 voltų šaltinis, paprasčiausiai pastačius du identiškus rezistorius nuosekliai su minėtu šaltiniu, įtampa bus padalinta: kiekviena varža turės 6 voltus. Su trimis identiškais rezistoriais kiekviename iš jų gaunama 4 V.

Kadangi šaltinis žymi įtampos kilimą, tada V = +12 V. Ir kiekviename rezistoriuje yra įtampos kritimai, kurie žymimi neigiamais ženklais: - atitinkamai 6 V ir - 6 V. Nesunku pastebėti, kad įvykdytas antrasis Kirchoffo įstatymas:

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

Štai iš kur kilo pavadinimas įtampos daliklis, nes naudojant serijinius rezistorius, žemesnę įtampą galima lengvai gauti iš didesnės įtampos šaltinio.

Įtampos daliklio lygtis

Tęskime grynai varžinę grandinę. Mes žinome, kad srovė I per nuosekliosios varžos grandinę, prijungtą prie šaltinio, kaip parodyta 1 paveiksle, yra ta pati. Ir pagal Ohmo įstatymą ir antrąjį Kirchoffo įstatymą:

V = IR ₁ + IR ₂ + IR ₃ +… IR _i

Kur R ₁ , ₂ … R _i žymi kiekvieną grandinės varžą. Taigi:

V = I ∑ R _i

Taigi srovė pasirodo tokia:

I = V / ∑ R _i

Dabar apskaičiuokime įtampą per vieną iš rezistorių, pavyzdžiui, rezistorių R _i :

V _i = (V / ∑ R _i ) R _i

Ankstesnė lygtis perrašoma taip ir mes jau turime parengtą įtampos daliklio taisyklę akumuliatoriui ir N rezistoriams nuosekliai:

Įtampos daliklis su 2 rezistoriais

Jei mes turime įtampos daliklio grandinę su 2 rezistoriais, aukščiau pateikta lygtis tampa:

Ir ypatingu atveju, kai R ₁ = R ₂ , V _i = V / 2, nepriklausomai nuo srovės, kaip tai buvo pasakyta pradžioje. Tai yra paprasčiausias įtampos daliklis iš visų.

Šie paveiksle yra parodyta šio dalikliu, kur V, įėjimo įtampa, yra simbolizuoja kaip V schema _į , ir V _i yra įtampa, gaunamas dalijant tarp rezistorių įtampos R ₁ ir R ₂ .

2 pav. Įtampos daliklis su 2 rezistoriais iš eilės. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. Žr. Autoriaus / CC BY-SA puslapį (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/).

Dirbami pavyzdžiai

Įtampos daliklio taisyklė bus taikoma dviejose varžinėse grandinėse, norint gauti mažesnę įtampą.

- 1 pavyzdys

12 V šaltinis yra prieinamas, kuri turi būti suskirstyti į 7 V ir 5 V dviem rezistorių R ₁ ir R ₂ . Yra 100 Ω fiksuota varža ir kintama varža, kurios intervalas yra nuo 0 iki 1kΩ. Kokios galimybės yra konfigūruoti grandinę ir nustatyti rezistoriaus R ₂ vertę ?

Sprendimas

Šiam pratimui išspręsti bus naudojama dviejų varžų įtampos daliklio taisyklė:

Manyti, kad R ₁ yra atsparumas rasti, 7 V įtampos ir ten yra patalpintas fiksuoto varža R ₁ = 100 co

Nežinomas varža R ₂ turi būti ne 5 V:

YR nuo ₁ iki 7 V:

5 (R ₂ 100) = 12 R ₂

500 = 7 R ₂

R ₂ = 71,43 Ω

Taip pat galite naudoti kitą lygtį, kad gautumėte tą pačią vertę, arba gautą rezultatą galite pakeisti norėdami patikrinti lygybę.

Jei dabar fiksuoto varža yra patalpintas kaip R ₂ , tada R ₁ yra 7 V:

5 (100 + R ₁ ) = 100 x 12

500 + 5R ₁ = 1200

R ₁ = 140 Ω

Tuo pačiu būdu galima patikrinti, ar ši vertė atitinka antrąją lygtį. Abi vertės yra kintamo pasipriešinimo diapazone, todėl prašomą grandinę įmanoma įgyvendinti abiem būdais.

- 2 pavyzdys

Nuolatinės nuolatinės srovės voltmetras įtampai matuoti tam tikrame diapazone yra pagrįstas įtampos dalikliu. Norint pastatyti tokį voltmetrą, reikalingas galvanometras, pavyzdžiui, D'Arsonval.

Tai skaitiklis, nustatantis elektros sroves, su graduota skale ir indikatorine adata. Yra daug galvanometrų modelių, vienas paveikslėlyje yra labai paprastas, su dviem jungties gnybtais, kurie yra gale.

3 pav. D'Arsonval tipo galvanometras. Šaltinis: F. Zapata.

Galwanometr turi vidinį varža R _G maksimalų srovę, kurios toleruoja tik nedidelę srovę, vadinamą "I _G . Todėl, skersai Galvanometras įtampa yra V _m = I _G R _G .

Norėdami išmatuoti bet kokią įtampą, voltmetras dedamas lygiagrečiai su matuojamu elementu, o jo vidinė varža turi būti pakankamai didelė, kad srovė nenukreiptų iš grandinės, kitaip jis ją pakeis.

Jei norime galvanometrą naudoti kaip matuoklį, išmatuojama įtampa neturi viršyti didžiausios leistinosios vertės, kuri yra didžiausia prietaiso adatos deformacija. Bet mes manome, kad V _m yra mažas, nes I _G ir R _G yra.

Tačiau kai galvanometras yra sujungtas nuosekliai su kitu rezistoriumi R _S , vadinamu ribojančiu rezistoriumi, galvanometro matavimo diapazoną galime išplėsti nuo mažo V _m iki didesnės įtampos ε. Kai pasiekiama ši įtampa, instrumento adata patiria didžiausią įlinkį.

Projektavimo schema yra tokia:

4 pav. Voltmetro projektavimas naudojant galvanometrą. Šaltinis: F. Zapata.

4 paveiksle kairėje G yra galvanometras, o R yra bet koks pasipriešinimas, per kurį norite išmatuoti įtampą V _x .

Paveikslėlyje dešinėje pavaizduota, kaip grandinė su G, R _G ir R _{S yra} lygi voltmetrui, kuris dedamas lygiagrečiai varžai R.

1 V visos skalės voltmetras

Pavyzdžiui, tarkime, kad galvanometro vidinė varža yra R _G = 50 Ω, o didžiausia jo palaikoma srovė yra I _G = 1 mA, ribojamasis pasipriešinimas RS yra toks, kad su šiuo galvanometru pastatytas voltmetras matuoja maksimalią 1 V įtampą. Taigi:

I _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

Nuorodos

1. Aleksandras, C. 2006. Elektros grandinių pagrindai. 3-ioji. Leidimas. Mc Graw Hill.
2. Boylestad, R. 2011. Įvadas į grandinės analizę. 2-asis. Leidimas. Pearsonas.
3. Dorf, R. 2006. Įvadas į elektros grandines. 7-asis. Leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
4. Edminister, J. 1996. Elektros grandinės. „Schaum“ serija. 3-ioji. Leidimas. Mc Graw Hill
5. Figueroa, D. Mokslų ir inžinerijos fizikos serija. 5 tomas Elektrostatika. Redagavo D. Figueroa. USB.
6. Hiperfizika. Voltmetro projektavimas. Atkurta iš: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
7. Vikipedija. Įtampos daliklis. Atkurta iš: es.wikipedia.org.