Enota, ki jo lahko uporabimo za merjenje potencialne razlike v kateri koli točki, se imenuje a volt . Volt je potencialna razlika, uporabljena na uporu 1 ohma, in bo povzročila pretok električnega toka od višjega priključka do nižjega priključka.
Potencialne razlike vedno tečejo od višje vrednosti potenciala k nižji vrednosti potenciala. 1V lahko definiramo tudi kot potencial, ko 1 amper toka pomnožimo z 1 ohmom upora. Za opis potencialne razlike se uporablja formula ohmskega zakona, ki je enaka V=IxR .
Po Ohmovem zakonu se tok v linearnih tokokrogih povečuje s povečanjem potencialne razlike. Vezje, ki ima veliko potencialno razliko med katerima koli dvema točkama, bo povzročilo večji tok skozi ti dve točki v vezju.
Na primer, razmislite o uporu 10 Ω in napetost na enem koncu je 8 V. Podobno je napetost na njegovem drugem koncu 5 V. Tako bomo dobili 3V (8V-5V) potencialno razliko na uporovnem priključku. Da bi našli tok skozi upor, lahko uporabimo Ohmov zakon. Tok tega vezja bi bil 0,3 A.
Če povečamo napetost z 8V na 40V, bo potencialna razlika upora 40V – 5V = 35V. To bo povzročilo 3,5 A toka. Ko se razlika potenciala čez upor poveča, bo to povzročilo tudi povečanje toka.
Za merjenje napetosti katere koli točke znotraj vezja jo moramo primerjati s skupno referenčno točko. Običajno uporabljamo 0V ali ozemljitveni zatič kot referenčno točko v vezju za merjenje potencialne razlike.
Hitri oris
- Kakšna je potencialna razlika
- Primer potencialne razlike
- Omrežje delilnika napetosti
- Formula delilnika napetosti
- Primer delilnika napetosti
- Zaključek
Kakšna je potencialna razlika
Razlika potencialov, znana tudi kot napetost, je osrednji koncept v elektriki. V bistvu opisuje razliko v električni potencialni energiji med dvema točkama v električnem krogu. Razlika v potencialu med dvema točkama povzroči, da se naboj premakne od višje do nižje potencialne točke. To bo povzročilo pretok električnega toka. Potencialno razliko merimo v voltih (V) in je kritičen dejavnik pri določanju, kako se elektrika obnaša v tokokrogu in kako delujejo električne naprave.
Primer potencialne razlike
Na sliki je potencial na enem koncu upora 10 V. Potencial na drugem koncu upora je 5 V.
Za izračun potencialne razlike na koncu upora odštejte višji potencial od nižjega:
Izračunana potencialna razlika čez upor je 5 V.
Tok v uporu je sorazmeren uporabljenemu potencialu. Če je potencialna razlika med katerima koli točkama večja, boste videli velik pretok toka.
Za iskanje toka uporabite Ohmov zakon.
Zdaj povečajte potencial z 10 V na 20 V na enem koncu upora in s 5 V na 10 V na drugem koncu. Razlika potenciala bo postala 10 V. Z uporabo Ohmovega zakona lahko ugotovite tok skozi upor, ki je 8 amperov.
Električni naboj povzroča pretok električnega toka. Toda potencial se fizično ne premika ali teče. Potencial se uporabi na katerih koli dveh specifičnih točkah v vezju.
Da bi našli skupno napetost vezja, moramo sešteti vse priključene napetosti v serijskem vezju. To pomeni, da ko imate upore (IN 1 , IN 2 , in IN 3 ) povezani zaporedno, preprosto seštejete njihove napetosti, da dobite skupno napetost:
Po drugi strani pa, ko upore povežete vzporedno, ostane napetost na vsakem uporu ali elementu enaka. Vzporedno je napetost na vsakem uporu enaka in jo lahko izrazimo kot:
Omrežje delilnika napetosti
Vemo, da če povežemo več uporov zaporedno čez potencialno razliko, nastane nov vezje delilnika napetosti bo nastala. To vezje razdeli napajalno napetost med upore v določenem razmerju. Vsak upor dobi del napetosti glede na svoj upor.
To načelo vezja delilnika napetosti velja samo za zaporedno povezane upore. Če upore povežemo vzporedno, bo to povzročilo popolnoma drugačno nastavitev, ki se imenuje a tokovno razdelilno mrežo.
Delitev napetosti
Dano vezje pojasnjuje temeljni koncept vezja delilnika napetosti. V tem vezju so različni upori zaporedno povezani. V seriji so imenovani 4 upori R 1 , R 2 , R 3 , in R 4 . Vsi ti upori imajo skupno referenčno točko, ki je enaka nič voltov ali ozemljitvi.
Ko zaporedno povežete upore, je napajalna napetost (IN S ) se porazdeli po vsakem uporu. Videli boste, da bo vsak upor padel nekaj napetosti. To pomeni, da vsak upor dobi delež skupne napetosti.
Nato uporabite Ohmov zakon, da izrazite to vezje. Po definiciji Ohmovega zakona je tok (I), ki teče skozi niz uporov, enak napajalni napetosti (IN S ) deljeno s skupnim uporom (R T ).
Matematični izraz Ohmovega zakona je podan kot
Zdaj uporabite Ohmov zakon in preprosto pomnožite tok (JAZ) z uporom (R) vrednosti vsakega upora.
Kje IN predstavlja padec napetosti.
Po premikanju od ene točke do druge vzdolž niza uporov se napetost na vsaki točki poveča, ko seštejete padce napetosti. Vse posamezne vsote padcev napetosti so enake vhodni napetosti vezja (IN S ) .
Ni potrebno najti celotnega toka tokokroga, da bi našli napetost na določeni točki. S preprosto formulo lahko izračunate padec napetosti na kateri koli točki z upoštevanjem upora upora in toka, ki teče skozi njega. To poenostavi analizo vezja in pomaga razumeti, kako je napetost porazdeljena v vezju.
Formula delilnika napetosti
V zgornji formuli je V(x) predstavlja napetost in R(x) je enak uporu, ki ga proizvaja ta napetost. Simbol RT označuje skupno zaporedno upornost uporov, VS pa napajalno napetost.
Formula delilnika napetosti
Razmislite o spodnjem vezju, da poiščete izhodno napetost vezja na R2 z uporabo pravila delilnika napetosti.
V tem krogu je V v označuje napajalno napetost. To je tok, ki teče skozi vezje. Ta tok teče v obe smeri.
Razmislimo IN R1 in IN R2 biti padec napetosti R 1 in R 2 . Ker so dani upori vezani zaporedno, je vhodna napetost V IN vezja bo enaka vsoti vseh posameznih napetosti, ki padejo na vsak upor.
Za izračun posameznega padca napetosti na vsakem uporu uporabite enačbo Ohmovega zakona:
Podobno velja za upor R 2
Iz slike lahko vidimo, da je napetost na R 2 je V VEN . To izhodno napetost je mogoče podati kot:
Iz zgornje enačbe lahko izračunamo vhodno napetost V IN .
Za izračun skupnega toka v smislu V ven napetost, uporabite zgornji V ven enačba.
Torej V ven enačba bo postala:
Zdaj razmislite o vezju z več delilniki napetosti, ki vsebuje več izhodov čez upore.
Izhodna enačba bo postala:
Tukaj je v zgornji enačbi IN X je izhodna napetost.
R X je vsota vseh uporov, povezanih v vezju.
Možne vrednosti R X so:
če IN pomeni napajalno napetost. Potem so možne izhodne napetosti podane kot:
Iz zgornjih enačb lahko sklepamo, da je padla napetost na zaporedno vezanih uporih sorazmerna z vrednostjo ali velikostjo upora. Po Kirchhoffovem napetostnem zakonu mora biti padla napetost na vseh danih uporih enaka vhodni napetosti vira.
Tako lahko ugotovite padec napetosti uporov z uporabo formule za delilnik napetosti.
Primer delilnika napetosti
Razmislite o vezju delilnika napetosti s tremi zaporedno povezanimi upori, ki proizvajajo dve izhodni napetosti iz a 240 V ponudba. Vrednosti upora so naslednje:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Ekvivalentni upor vezja se izračuna kot:
Zdaj sta dve izhodni napetosti določeni na naslednji način:
Tok v tokokrogu je podan z:
Zato so padci napetosti na vsakem uporu naslednji:
Zaključek
Napetostni delilnik je osnovno pasivno vezje, ki se uporablja v elektroniki. To vezje lahko zmanjša izhodno napetost glede na vhodno napetost. To zmanjšanje napetosti lahko dosežete po zaporedni povezavi več uporov. Vrednost upora je odvisna od vrednosti padca napetosti, ki jo želite doseči. Ti upori bodo ustvarili fiksni delež napetosti, ki ga določajo razmerja uporov.
Upori so pomembni elementi vezja, saj lahko omejijo napetost vezja po Ohmovem zakonu. Upori v seriji imajo konstanten tok skozi vsak upor. Med načrtovanjem elektronskih vezij lahko izračunate in vzdržujete konstantno napetost s pomočjo formule za delilnik napetosti.