Laten we een eenvoudig serieschakeling analyseren en de spanningsval over individuele weerstanden bepalen:
Uit de gegeven waarden van individuele weerstanden kunnen we een totale circuitweerstand bepalen, wetende die weerstanden in serie toevoegen:
Bepaal de totale circuitweerstand
Vanaf hier kunnen we gebruiken De wet van Ohm (I = E / R) om de totale stroom te bepalen, waarvan we weten dat deze hetzelfde zal zijn als elke weerstandstroom, waarbij de stromen gelijk zijn in alle delen van een serieschakeling:
Gebruik de wet van Ohm om de stroom te berekenen
Nu we weten dat de circuitstroom 2 mA is, kunnen we de wet van Ohm (E = IR) gebruiken om te berekenen de spanning over elke weerstand:
Het moet duidelijk zijn dat de spanningsval over elke weerstand evenredig met zijn weerstand, aangezien de stroom door alle weerstanden hetzelfde is. Merk op hoe de spanning over R2 het dubbele is van de spanning over R1, net zoals de weerstand van R2 het dubbele is van R1.
Als we de totale spanning zouden veranderen, zouden we deze proportionaliteit van spanning vinden druppels blijft constant:
Oplossen voor spanningsvalverhoudingen
De spanning over R2 is nog steeds precies twee keer die van R1s daling, ondanks het feit dat de bronspanning is veranderd. De proportionaliteit van spanningsvallen (verhouding van de ene tot de andere) is strikt een functie van weerstandswaarden.
Met een beetje meer observatie wordt het duidelijk dat de spanningsval over elke weerstand ook een vast deel is van de voedingsspanning. De spanning over R1 was bijvoorbeeld 10 volt wanneer de batterijvoeding 45 volt was. Toen de accuspanning werd verhoogd naar 180 volt (4 keer zoveel), nam ook de spanningsval over R1 toe met een factor 4 (van 10 naar 40 volt). De verhouding tussen de spanningsval van R1 en de totale spanning veranderde echter niet:
Evenzo geen van de andere spanningsvalverhoudingen zijn gewijzigd met de verhoogde voedingsspanning:
Formule spanningsdeler
Om deze reden wordt een serieschakeling vaak een spanningsdeler genoemd vanwege zijn vermogen om de totale spanning te verdelen in fractionele delen met een constante verhouding. Met een beetje algebra kunnen we een formule afleiden voor het bepalen van de spanningsval in de serieweerstand, gegeven niets meer dan de totale spanning, individuele weerstand en totale weerstand:
De verhouding van individuele weerstand tot totale weerstand is dezelfde als de verhouding van individuele spanningsval tot de totale voedingsspanning in een spanningsdelercircuit. Dit staat bekend als de spanningsdelerformule en het is een kortere wegmethode voor het bepalen van spanningsval in een serieschakeling zonder de huidige berekeningen van de wet van Ohm te doorlopen.
Voorbeeld van het gebruik van spanningsdelerformule
Met behulp van deze formule kunnen we de spanningsdalingen van het voorbeeldcircuit in minder stappen opnieuw analyseren:
Spanning – componenten verdelen
Spanningsverdelers vinden een brede toepassing in elektrische metercircuits, waar specifieke combinaties van serieweerstanden worden gebruikt om “Een spanning in precieze verhoudingen als onderdeel van een spanningsmeetapparaat.
Potentiometers als spanningsdelende componenten
Een apparaat dat vaak wordt gebruikt als spanningsverdelingscomponent, is de potentiometer, een weerstand met een beweegbaar element dat is gepositioneerd door een handmatige knop of hendel. Het beweegbare element, meestal een wisser genoemd, maakt contact met een resistieve draad. ip van materiaal (gewoonlijk de schuifdraad genoemd als het gemaakt is van resistief metaaldraad) op elk punt geselecteerd door de handmatige bediening:
Het wissercontact is het naar links wijzende pijlsymbool in het midden van het verticale weerstandselement. Terwijl het naar boven wordt bewogen, maakt het contact met de weerstandstrip dichter bij aansluiting 1 en verder weg van aansluiting 2, waardoor de weerstand naar aansluiting 1 wordt verlaagd en de weerstand naar aansluiting 2 wordt verhoogd. Als het naar beneden wordt bewogen, ontstaat het tegenovergestelde effect. De weerstand zoals gemeten tussen klem 1 en 2 is constant voor elke wisserpositie.
Roterende vs. lineaire potentiometers
Hier worden interne illustraties getoond van twee typen potentiometers, roterend en lineair.
Lineaire potentiometers
Sommige lineaire potentiometers worden geactiveerd door een rechtlijnige beweging van een hendel of schuifknop. Andere, zoals degene die in de vorige afbeelding is afgebeeld, worden bediend door een draaispil voor fijnafstelling.De laatste eenheden worden soms trimpots genoemd omdat ze goed werken voor toepassingen die een variabele weerstand vereisen die moet worden “getrimd” tot een bepaalde exacte waarde.
Opgemerkt moet worden dat niet alle lineaire potentiometers dezelfde klemtoewijzingen hebben zoals weergegeven in deze afbeelding. Bij sommige bevindt de wisseraansluiting zich in het midden, tussen de twee eindaansluitingen.
Draaipotentiometer
De onderstaande afbeelding toont de carrosserieconstructie van een draaipotentiometer .
De volgende foto toont een echte draaipotentiometer met blootliggende wisser en schuifdraad voor gemakkelijk zicht. De as die de wisser is bijna volledig met de klok mee gedraaid zodat de wisser bijna het linker uiteinde van de schuifdraad raakt:
Hier is dezelfde potentiometer met de wisseras bijna helemaal tegen de klok in bewogen, zodat de wisser zich aan het andere uiterste einde van de slag bevindt:
Effecten van aanpassingen in een potentiometer in een circuit
Als er een constante spanning wordt aangelegd tussen de buitenste aansluitingen (over de lengte van de schuifdraad) , zal de wisserpositie een fractie van de aangelegde spanning aftappen, meetbaar tussen het wissercontact en een van de andere twee aansluitingen. De fractionele waarde hangt volledig af van de fysieke positie van de wisser:
Het belang van potentiometertoepassing
Net als bij de vaste spanningsdeler is de spanningsdelingsverhouding van de potentiometer strikt een functie van de weerstand en niet van de grootte van de aangelegde spanning. Met andere woorden, als de potentiometerknop of -hendel naar de 50 procent (exacte midden) positie wordt verplaatst, zou de spanning die tussen de wisser en een van de buitenste aansluitingen valt precies 1/2 van de aangelegde spanning zijn, ongeacht met wat die spanning gebeurt. be, of wat de end-to-end weerstand van de potentiometer is. Met andere woorden, een potentiometer functioneert als een variabele spanningsdeler waarbij de spanningsdelingsverhouding wordt ingesteld door de wisserpositie.
Deze toepassing van de potentiometer is een zeer nuttig middel om een variabele spanning te verkrijgen van een vaste spanning bron zoals een batterij. Als een circuit dat u aan het bouwen bent een bepaalde hoeveelheid spanning nodig heeft die lager is dan de waarde van de beschikbare batterijspanning, kunt u de buitenste aansluitingen van een potentiometer over die batterij aansluiten en de spanning die u nodig hebt tussen de potentiometer “inbellen”. wisser en een van de buitenste terminals voor gebruik in uw circuit:
Bij gebruik op deze manier is de naam potentiometer perfect sense: ze meten (regelen) de potentiaal (spanning) die over hen wordt aangelegd door een variabele spanningsdelerverhouding te creëren. Dit gebruik van de driepunts potentiometer als variabele spanningsdeler is erg populair bij het ontwerpen van circuits.
Voorbeelden van kleine potentiometers
Hier worden verschillende kleine potentiometers weergegeven van het soort dat gewoonlijk wordt gebruikt in elektronische consumentenapparatuur en door hobbyisten en studenten bij het construeren van schakelingen:
De kleinere eenheden helemaal links en helemaal rechts zijn ontworpen om in een soldeerbout s breadboard of worden gesoldeerd in een printplaat. De middelste units zijn ontworpen om op een plat paneel te worden gemonteerd met draden die aan elk van de drie terminals zijn gesoldeerd. Hier zijn nog drie potentiometers, meer gespecialiseerd dan de zojuist getoonde set:
De grote “Helipot” -eenheid is een laboratoriumpotentiometer ontworpen voor snelle en gemakkelijke aansluiting op een circuit. De eenheid in de linkerbenedenhoek van de foto is van hetzelfde type potentiometer, alleen zonder behuizing of telknop met 10 slagen. Beide potentiometers zijn precisie-eenheden, die gebruik maken van multi- draai spiraalvormige weerstandsstrips en wissermechanismen voor het maken van kleine aanpassingen. De eenheid rechtsonder is een op een paneel gemonteerde potentiometer, ontworpen voor ruw gebruik in industriële toepassingen.
REVIEW:
- Serieschakelingen verdelen of verdelen de totale voedingsspanning over individuele spanningsvallen, waarbij de verhoudingen strikt afhankelijk zijn van weerstanden: ERn = ETotal (Rn / RTotal)
- Een potentiometer is een variabele- weerstandscomponent met drie aansluitpunten, vaak gebruikt als instelbare spanningsdeler.
GERELATEERD WO RKSHEETS:
- Werkblad spanningsdelercircuits