Przeanalizujmy prosty obwód szeregowy i określmy spadki napięcia na poszczególnych rezystorach:
Na podstawie podanych wartości poszczególnych rezystancji możemy określić całkowitą rezystancję obwodu, wiedząc te rezystancje dodawane są szeregowo:
Określ całkowitą rezystancję obwodu
Stąd możemy użyć Prawo Ohma (I = E / R) do określenia całkowitego prądu, o którym wiemy, że będzie taki sam jak prąd każdego rezystora, przy czym prądy będą równe we wszystkich częściach obwodu szeregowego:
Użyj prawa Ohma do obliczenia prądu
Teraz, wiedząc, że prąd obwodu wynosi 2 mA, możemy użyć prawa Ohma (E = IR) do obliczenia napięcie na każdym rezystorze:
Powinno być oczywiste, że spadek napięcia na każdym rezystorze jest proporcjonalnie do jego rezystancji, biorąc pod uwagę, że prąd jest taki sam przez wszystkie rezystory. Zauważ, że napięcie na R2 jest dwukrotnie większe niż napięcie na R1, tak jak rezystancja R2 jest dwukrotnie większa niż rezystancja R1.
Gdybyśmy zmienili napięcie całkowite, znaleźlibyśmy tę proporcjonalność napięcia spadki pozostają stałe:
Rozwiązywanie współczynników spadku napięcia
Napięcie na R2 jest nadal dokładnie dwa razy większe spadku R1, pomimo zmiany napięcia źródła. Proporcjonalność spadków napięcia (stosunek jednego do drugiego) jest ściśle funkcją wartości rezystancji.
Po dokładniejszej obserwacji staje się jasne, że spadek napięcia na każdym rezystorze jest również stałą częścią wartości rezystancji. napięcie zasilania. Na przykład napięcie na R1 wynosiło 10 woltów, gdy napięcie baterii wynosiło 45 woltów. Gdy napięcie akumulatora wzrosło do 180 woltów (4 razy więcej), spadek napięcia na R1 również wzrósł czterokrotnie (z 10 do 40 woltów). Jednak stosunek między spadkiem napięcia R1 a całkowitym napięciem nie zmienił się:
Podobnie żadne inne współczynniki spadku napięcia zmieniły się wraz ze wzrostem napięcia zasilania:
Wzór dzielnika napięcia
Z tego powodu , obwód szeregowy jest często nazywany dzielnikiem napięcia ze względu na jego zdolność do proporcjonowania – lub dzielenia – całkowitego napięcia na ułamkowe części o stałym współczynniku. Przy odrobinie algebry możemy wyprowadzić wzór na określenie spadku napięcia na rezystorze szeregowym, biorąc pod uwagę jedynie całkowite napięcie, indywidualną rezystancję i całkowitą rezystancję:
Stosunek indywidualnej rezystancji do całkowitej rezystancji jest taki sam jak stosunek indywidualnego spadku napięcia do całkowitego napięcia zasilania w obwodzie dzielnika napięcia. Nazywa się to wzorem dzielnika napięcia i jest metodą skrótową do określania spadku napięcia w obwodzie szeregowym bez wykonywania bieżących obliczeń prawa Ohma.
Przykład użycia wzoru na dzielnik napięcia
Korzystając z tego wzoru, możemy ponownie przeanalizować spadki napięcia w przykładowym obwodzie w mniejszej liczbie kroków:
Napięcie – elementy dzielące
Dzielniki napięcia znajdują szerokie zastosowanie w obwodach liczników elektrycznych, gdzie do „dzielenia” używa się określonych kombinacji rezystorów szeregowych ”Napięcie w precyzyjnych proporcjach jako część urządzenia do pomiaru napięcia.
Potencjometry jako elementy dzielące napięcie
Jednym z urządzeń często używanych jako element dzielący napięcie jest potencjometr, który jest rezystorem z ruchomym elementem ustawianym za pomocą ręcznej gałki lub dźwigni. Ruchomy element, zwykle nazywany wycieraczką, styka się z opornikiem ip materiału (powszechnie nazywany drutem ślizgowym, jeśli jest wykonany z oporowego drutu metalowego) w dowolnym miejscu wybranym przez sterowanie ręczne:
Styk wycieraczki to skierowany w lewo symbol strzałki narysowany pośrodku pionowego elementu rezystora. Gdy jest przesuwany do góry, styka się z listwą rezystancyjną bliżej zacisku 1 i dalej od zacisku 2, obniżając rezystancję do zacisku 1 i zwiększając rezystancję do zacisku 2. Gdy jest przesuwany w dół, następuje odwrotny efekt. Rezystancja mierzona między zaciskami 1 i 2 jest stała dla dowolnego położenia wycieraczki.
Potencjometry obrotowe i liniowe
Tutaj pokazano wewnętrzne ilustracje dwóch typów potencjometrów, obrotowego i liniowego.
Potencjometry liniowe
Niektóre potencjometry liniowe są uruchamiane prostoliniowym ruchem dźwigni lub suwaka. Inne, takie jak ten przedstawiony na poprzedniej ilustracji, są uruchamiane za pomocą śruby obrotowej, która umożliwia precyzyjną regulację.Te ostatnie jednostki są czasami nazywane trimpotami, ponieważ działają dobrze w aplikacjach wymagających „przycięcia” zmiennej rezystancji do określonej dokładnej wartości.
Należy zauważyć, że nie wszystkie potencjometry liniowe mają takie same przypisania zacisków jak pokazano na tej ilustracji. W niektórych przypadkach zacisk wycieraczki znajduje się pośrodku, między dwoma zaciskami końcowymi.
Potencjometr obrotowy
Poniższy rysunek przedstawia konstrukcję korpusu potencjometru obrotowego .
Poniższe zdjęcie przedstawia rzeczywisty potencjometr obrotowy z odsłoniętą wycieraczką i drutem ślizgowym dla łatwego oglądania. Wałek, który porusza wycieraczka została obrócona prawie całkowicie w prawo, tak że wycieraczka prawie dotyka lewego końca prowadnika:
Oto ten sam potencjometr z wałkiem wycieraczki przesuniętym prawie do pozycji całkowicie przeciwnej do ruchu wskazówek zegara, tak że wycieraczka znajduje się blisko drugiego skrajnego końca skoku:
Skutki regulacji w potencjometrze w obwodzie
Jeśli napięcie stałe jest przyłożone między zewnętrznymi zaciskami (na całej długości prowadnika) , pozycja wycieraczki będzie zmniejszać ułamek przyłożonego napięcia, mierzalnego między stykiem wycieraczki a jednym z dwóch pozostałych zacisków. Wartość ułamkowa zależy całkowicie od fizycznej pozycji wycieraczki:
Znaczenie zastosowania potencjometru
Podobnie jak w przypadku ustalonego dzielnika napięcia, współczynnik podziału napięcia potencjometru jest ściśle funkcją rezystancji, a nie wielkości przyłożonego napięcia. Innymi słowy, jeśli gałka lub dźwignia potencjometru zostanie przesunięta do pozycji 50 procent (dokładnie w środku), napięcie spadające między wycieraczką a dowolnym zewnętrznym zaciskiem wyniesie dokładnie 1/2 zastosowanego napięcia, bez względu na to, z jakim napięciem się dzieje być, lub jaka jest rezystancja potencjometru od końca do końca. Innymi słowy, potencjometr działa jako zmienny dzielnik napięcia, w którym współczynnik podziału napięcia jest ustalany przez położenie wycieraczki.
To zastosowanie potencjometru jest bardzo użytecznym sposobem uzyskiwania zmiennego napięcia ze stałego napięcia źródło, takie jak bateria. Jeśli obwód, który budujesz, wymaga pewnej ilości napięcia, która jest mniejsza niż wartość napięcia dostępnego akumulatora, możesz podłączyć zewnętrzne zaciski potencjometru do tej baterii i „dial-up” dowolne napięcie między potencjometrem wycieraczka i jeden z zewnętrznych zacisków do użycia w twoim obwodzie:
W ten sposób, nazwa potencjometru sprawia, że sens: mierzą (kontrolują) przyłożony do nich potencjał (napięcie), tworząc zmienny współczynnik dzielnika napięcia. Takie zastosowanie potencjometru trójzaciskowego jako zmiennego dzielnika napięcia jest bardzo popularne w projektowaniu obwodów.
Próbki małych potencjometrów
Przedstawiono tutaj kilka małych potencjometrów z rodzaju powszechnie stosowanych w elektronicznym sprzęcie powszechnego użytku oraz przez hobbystów i studentów przy konstruowaniu obwodów:
Mniejsze jednostki po lewej i prawej stronie są przeznaczone do podłączenia do lutownicy s płytka prototypowa lub przylutowana do płytki drukowanej. Jednostki środkowe przeznaczone są do montażu na płaskim panelu za pomocą przewodów przylutowanych do każdego z trzech zacisków. Oto trzy inne potencjometry, bardziej wyspecjalizowane niż przedstawiony zestaw:
Duża jednostka „Helipot” to potencjometr laboratoryjny przeznaczone do szybkiego i łatwego podłączenia do obwodu. Jednostka w lewym dolnym rogu zdjęcia to ten sam typ potencjometru, tylko bez obudowy lub 10-obrotowej tarczy zliczającej. Oba te potencjometry to precyzyjne jednostki, wykorzystujące multi- skręć paski oporowe i mechanizmy wycieraczek w celu dokonania drobnych regulacji. Jednostka w prawym dolnym rogu to potencjometr do montażu panelowego, przeznaczony do trudnych prac w zastosowaniach przemysłowych.
PRZEGLĄD:
- Obwody szeregowe proporcja lub podzielenie całkowitego napięcia zasilania na poszczególne spadki napięcia, przy czym proporcje są ściśle zależne od rezystancji: ERn = ETotal (Rn / RTotal)
- Potencjometr jest zmienną- element rezystancyjny z trzema punktami połączeń, często używany jako regulowany dzielnik napięcia.
POWIĄZANE WO RKSHEETS:
- Arkusz z obwodami dzielnika napięcia