Apakah pembahagi voltan? (Dengan contoh)

Dia Pembahagi voltan o Pembahagi voltan terdiri daripada persatuan rintangan atau impedans dalam siri yang disambungkan ke sumber. Dengan cara ini voltan V Dibekalkan oleh Sumber - Voltan Input - diedarkan secara proporsional dalam setiap elemen, menurut Undang -undang Ohm:

V_Yo = I.Z_Yo.

Di mana v_Yo Ia adalah voltan dalam elemen litar, saya adalah arus yang beredar melaluinya dan z_Yo impedans yang sepadan.

Rajah 1. Pembahagi voltan rintangan terdiri daripada rintangan siri. Sumber: Wikimedia Commons.

Semasa mengatur sumber dan unsur -unsur dalam litar tertutup, undang -undang kedua Kirchhoff mesti.

Sebagai contoh, jika litar yang dipertimbangkan adalah semata -mata rintangan dan sumber 12 -volt tersedia, hanya dengan mempunyai dua rintangan siri yang sama dengan sumber itu, voltan akan dibahagikan: dalam setiap rintangan akan ada 6 volt. Dan dengan tiga rintangan yang sama 4 v diperolehi masing -masing.

Sebagai sumber mewakili pendakian voltan, maka v = +12 v. Dan dalam setiap rintangan terdapat titisan voltan yang diwakili dengan tanda -tanda negatif: - 6 v dan - 6 v. Ia mudah diberi amaran bahawa undang -undang kedua Kirchoff dipenuhi:

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

Dari sini datang nama pembahagi voltan, kerana dengan rintangan siri, voltan kecil dapat diperoleh dari sumber dengan voltan yang lebih besar.

[TOC]

Persamaan pembahagi voltan

Mari kita terus mempertimbangkan litar yang semata -mata rintangan. Kami tahu bahawa semasa saya yang melintasi litar rintangan siri yang disambungkan ke sumber seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, adalah sama. Dan menurut undang -undang Ohm dan undang -undang kedua Kirchoff:

Dapat melayani anda: apakah kekuatan bersih? (Dengan contoh)

V = Pergi₁ + Pergi₂ + Pergi₃ +... pergi_Yo

Di mana r₁, R₂... r_Yo Mewakili setiap rintangan siri litar. Oleh itu:

V = i Σ r_Yo

Kemudian arus menjadi:

I = v / Σ r_Yo

Sekarang mari kita mengira voltan dalam salah satu rintangan, rintangan r_Yo Sebagai contoh:

V_Yo = (V / Σ r_Yo) R_Yo

Persamaan sebelumnya ditulis semula seperti berikut dan kami sudah mempunyai peraturan pembahagi voltan untuk rintangan bateri dan n siri:

Pembahagi voltan dengan 2 rintangan

Jika kita mempunyai litar pembahagi ketegangan dengan 2 rintangan, persamaan sebelumnya berubah menjadi:

Dan dalam kes khas di mana r₁ = R₂, V_Yo = V/2, tanpa mengira arus, seperti yang dinyatakan pada mulanya. Ini adalah pembahagi voltan paling mudah dari semua.

Dalam angka berikut adalah skema pembahagi ini, di mana v, voltan input dilambangkan sebagai v_dalam, dan v_Yo Ia adalah voltan yang diperoleh dengan membahagikan voltan antara rintangan r r₁ dan r₂.

Rajah 2. Pembahagi voltan dengan 2 rintangan siri. Sumber: Wikimedia Commons. Lihat halaman untuk Pengarang/CC BY-SA (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/).

Contoh yang diselesaikan

Peraturan pembahagi voltan akan digunakan dalam dua litar rintangan untuk mendapatkan voltan kecil.

- Contoh 1

Sumber 12 V disediakan, yang harus dibahagikan kepada 7 V dan 5 V melalui dua per resistor₁ dan r₂. Rintangan tetap 100 Ω dan rintangan berubah -ubah yang antara 0 dan 1kΩ tersedia. Pilihan apa yang ada untuk mengkonfigurasi litar dan menetapkan nilai rintangan r₂?

Penyelesaian

Untuk menyelesaikan latihan ini, peraturan pembahagi ketegangan untuk dua rintangan akan digunakan:

Katakan r₁ Ia adalah rintangan yang berada pada voltan 7 v dan ada yang diletakkan rintangan tetap r₁ = 100 Ω

Rintangan yang tidak diketahui r₂ Mesti 5 v:

Boleh melayani anda: Debu kosmik

Dan r₁ A 7 V:

5 (r₂ +100) = 12 r₂

500 = 7 r₂

R₂ = 71.43 Ω

Anda juga boleh menggunakan persamaan lain untuk mendapatkan nilai yang sama, atau menggantikan hasil yang diperoleh untuk memeriksa kesamaan.

Sekiranya rintangan tetap kini diletakkan sebagai r₂, Maka ia akan menjadi r₁ adalah 7 V:

5 (100 + r₁) = 100 x 12

500 + 5R₁ = 1200

R₁ = 140 Ω

Dengan cara yang sama adalah mungkin untuk mengesahkan bahawa nilai ini memenuhi persamaan kedua. Kedua -dua nilai didapati dalam julat rintangan berubah -ubah, oleh itu adalah mungkin untuk melaksanakan litar yang diminta dalam kedua -dua cara.

- Contoh 2

Voltmeter langsung DC untuk mengukur voltan dalam julat tertentu, didasarkan pada pembahagi voltan. Untuk membina voltmeter ini, galvanometer diperlukan, contohnya d'Arsonval.

Ini adalah meter yang mengesan arus elektrik, disediakan dengan skala lulus dan jarum penunjuk. Terdapat banyak model galvanometer, angka itu sangat mudah, dengan dua terminal sambungan yang berada di belakang.

Rajah 3. Galvanometer jenis d'Arsonval. Sumber: f. Zapata.

Galvanometer mempunyai rintangan dalaman r_G, yang hanya mentolerir arus kecil, yang dipanggil semasa maksimum i_G. Akibatnya, voltan melalui galvanometer adalah v_m = I_GR_G.

Untuk mengukur sebarang voltan, voltmeter diletakkan selari dengan elemen yang dikehendaki untuk mengukur dan rintangan dalamannya mesti cukup besar untuk tidak menggunakan arus litar, kerana jika tidak, ia mengubahnya.

Sekiranya kita mahu menggunakan galvanometer sebagai meter, voltan pengukuran tidak boleh melebihi maksimum yang dibenarkan, iaitu pesongan jarum maksimum yang mempunyai peranti itu. Tetapi kami menganggap bahawa v_m kecil, kerana saya_G  dan r_G mereka.

Boleh melayani anda: Jarak Jarak

Walau bagaimanapun, apabila galvanometer siri dihubungkan dengan rintangan lain r_S, Panggilan Mengehadkan rintangan, Kita boleh melanjutkan julat pengukuran galvanometer dari v kecil_m Sehingga voltan utama ε tertentu. Apabila voltan ini dicapai, jarum instrumen mengalami pesongan maksimum.

Skim reka bentuk adalah seperti berikut:

Rajah 4. Reka bentuk voltmeter dengan menggunakan galvanometer. Sumber: f. Zapata.

Dalam Rajah 4 ke kiri, G adalah galvanometer dan r adalah sebarang rintangan yang anda ingin mengukur voltan v_x.

Dalam angka di sebelah kanan ia ditunjukkan sebagai litar dengan g, r, r_G dan r_S Ia bersamaan dengan voltmeter, yang diletakkan selari dengan rintangan r.

Voltmeter skala maksimum 1 v

Sebagai contoh, katakan bahawa rintangan dalaman galvanometer adalah r r R_G = 50 Ω dan arus maksimum yang disokong ialah i_G = 1 Ma, rintangan yang mengehadkan RS supaya voltmeter dibina dengan galvanometer ini mengukur voltan maksimum 1 V dikira seperti berikut:

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

Rujukan 

1. Alexander, c. 2006. Asas Litar Elektrik. Ke -3. Edisi. MC Graw Hill.
2. Boylestad, r. 2011. Pengenalan kepada Analisis Litar. 2. Edisi. Pearson.
3. Dorf, r. 2006. Pengenalan kepada litar elektrik. Ke -7. Edisi. John Wiley & Sons.
4. Edminister, j. Sembilan belas sembilan puluh enam. Litar elektrik. Siri Schaum. Ke -3. Edisi. MC Graw Hill
5. Figueroa, d. Siri Fizikal untuk Sains dan Kejuruteraan. Vol. 5 Electrostatic. Diedit oleh d. Figueroa. USB.
6. Hyperphysics. Reka bentuk voltmeter. Pulih dari: Hyperphysics.Phy-Astr.GSU.Edu.
7. Wikipedia. Pembahagi voltan. Pulih dari: ia adalah.Wikipedia.org.