Site Loader

Содержание

«Изучение параллельное и последовательное соединения проводников»

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников. Если имеем n – проводников с одинаковым сопротивлением, т.е. R1 = R2 = R3, то получим Rобщ = R1/ n

Учитель. Таким образом, мы теоретически доказали законы параллельного соединения проводников

Далее предлагаю учащимся сегодня на уроке самим экспериментально изучить последовательное и параллельное соединения проводников в электрической цепи.

Далее вместе с учащимися формулируем задачи, решение которых планируем осуществить при проведении исследования, а также намечаем порядок выполнения работы.

Задачи:

  1. Экспериментально определить соотношение между величинами силы тока (напряжения) на отдельных участках цепи при параллельном и последовательном соединениях проводников;

  2. Экспериментально определить общее сопротивление цепи при последовательном и параллельном соединении проводников;

  3. На основании полученных в ходе исследования результатов сделать соответствующие выводы.

Порядок выполнения работы

  1. Выбираем способ соединения проводников в электрической цепи, к изучению которого собираемся приступить.

  2. Решаем, каким образом можно определить, например, силу тока на различных участках цепи. Рисуем соответствующую схему электрической цепи.

  3. Показываем схему учителю.

  4. Определяем, какие приборы нам нужны и в каком количестве. Берём необходимые приборы на демонстрационном столе.

  5. Собираем электрическую цепь и показываем её учителю.

  6. Замыкаем электрическую цепь. Показания приборов записываем в тетрадь. Делаем соответствующие выводы.

  7. Аналогичным способом определяем другие электрические величины для исследуемого способа соединения проводников в электрической цепи.

Примерный ход выполнения работы учащимися

Последовательное соединение проводников

  1. Нарисуйте схему эл. цепи для изучения последовательного соединения проводников и покажите, куда нужно включить амперметры для определение силы тока на отдельных участках.

Учитель проверяет правильность эл.схемы. Один учащийся рисует схему на доске.
Для того, чтобы экспериментально определить значение силы тока на различных участках цепи при последовательном соединении проводников, учащиеся собирают электрическую цепь по предложенной ими электрической схеме. И на основании полученных результатов делают вывод о том, что при последовательном соединении сила тока на любых участках цепи одинакова.

Затем рисуют вторую схему, на которой должны показать, в какие точки цепи нужно будет включать вольтметр для измерения напряжения на различных участках
Учитель проверяет правильность эл.схемы. Один учащийся рисует схему на доске.

Учащиеся определяют напряжение на различных участках цепи и на основании полученных результатов делают вывод о том, что при последовательном соединении проводников полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных её участках.

Далее по закону Ома определяют сопротивление на первом резисторе, на втором резисторе и общее сопротивление цепи. На основании полученных данных учащиеся делают вывод о том, что при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных её проводников.

Аналогичным образом проводится исследование параллельного соединения проводников в электрической цепи.

1.Нарисуйте схему для исследования параллельного соединения проводников и покажите, как необходимо включить приборы для измерения напряжения и силы тока на разных участках цепи.

2. Соберите эл. Цепь.

3. Выполните необходимые измерения.

4. Вычислите сопротивления для каждого участка цепи по закону Ома.

5. Проверьте справедливость формул.

После этого все полученные в ходе выполнения работы результаты оформляем на рабочих листах в следующем виде:

Сделайте общий вывод и ответьте на контрольные вопросы.

Учащиеся сдают рабочие листы. 3. Подведение итогов

Беседуя с учащимися, подводим итог тому, что нового узнали сегодня на уроке. Затем вместе отвечаем на контрольные, делаем вывод, подводим итоги по выполнению задач урока. Проводим рефлексию.

4. Домашнее задание:

Если осталось время,то учащиеся записывают на доске законы соединений.

Затем вместе с учащимися проводим следующие аналогии между электрическим током и током воды в водопроводе и реке:

Аналогия 1 — сколько воды втекает в водопроводную трубу, столько и вытекает из неё, вода нигде не накаливается. Аналогично, при последовательном соединении проводников сила тока во всех участках цепи одинакова.

Аналогия 2 — поток воды в реке, встречая на своём пути препятствие, распределяется по двум направлениям, которые затем сходятся вместе. Аналогично сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках.

Далее обсуждаем с учащимися полученное выражение для общего сопротивления проводников,соединённых параллельно на основе следующих рассуждений:

Это позволяет глубже понять смысл полученных в ходе исследования результатов.

Приложение 1.

Ф И______________________________________________Кл._____________

Лабораторная работа

Изучение последовательного и параллельного соединений проводников

Цель: экспериментальная проверка законов последовательного и параллельного соединений проводников:

1)ознакомиться с приборами для проведения этой лабораторной работы

2) научиться соединять резисторы последовательно и параллельно

3) научиться измерять и рассчитывать сопротивление при последовательном и параллельном соединении резисторов

Приборы и материалы: источник тока , два резистора, амперметр, вольтметр, ключ замыкания, соединительные провода

Указания к работе и выполнение работы

1 часть: изучение последовательного соединения

  1. Заполните пропуски в формулах последовательного соединения

I=I1…I2 U=U1…U2 R=R1…. R2

2 . Нарисуйте схему электрической цепи для изучения последовательного соединения:

  1. Соберите цепь для изучения последовательного соединения проводников по схеме.

  2. Измерьте силу тока на разных участках цепи.

5. Поочерёдно включая вольтметр к первому резистору, ко второму резистору и ко всему участку, измерьте напряжение. Результаты измерений занесите в таблицу.

  1. Вычислите сопротивления и занесите результаты в таблицу

R1= =….Ом R2= R=

  1. Занесите данные в таблицу.

  2. Проверьте законы (см пункт 1) последовательного соединения по данным таблицы.

измерить

вычислить

I1, А

I2

I,А

U1 ,B

U2 ,B

U, B

R1 ,Ом

R2 ,Ом

R, Ом

Последовательное

Параллельное

2 часть: Изучение параллельного соединения

1. Заполните пропуски в формулах параллельного соединения

U=U1…U2 I=I1….I2

2 . Нарисуйте схему электрической цепи для изучения параллельного соединения:

3. Cоберите цепь для изучения параллельного соединения проводников по схеме.

4. Замкните цепь и измерьте напряжение на сопротивлениях R1, R2, и напряжение на участке цепи, состоящем из двух резисторов:

5. Измерьте силу тока на разных участках цепи.

6.Пользуясь измеренными данными вычислите сопротивление участка при параллельном соединении R1 =………Ом R2=……… R=……… (измеренное сопротивление)

7.Занесите данные в таблицу.

8.Проверьте справедливость формул (см пункт1) законов параллельного соединения по данным таблицы.

Сделайте вывод.

Контрольный вопрос

  1. Как соединяются потребители электроэнергии в квартирах? Почему?

Ответ:

  1. Как соединены лампочки в елочной гирлянде? Почему?

Ответ:

Рефлексия:

Сегодня на уроке я узнал(вспомнил)…….

Теперь я могу…………

Было интересно……….

Было трудно……..

Знания, полученные на уроке, пригодятся……

Изучение последовательного и параллельного соединения проводников

ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И
ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ
ПРОВОДНИКОВ.
Учитель физики Евдокимова Л.А.
ГБОУ СОШ №1924
г. Москва

2. ЦЕЛИ УРОКА:

экспериментально определить соотношение между
величинами силы тока (напряжения) на отдельных
участках цепи при параллельном и
последовательном соединениях проводников;
экспериментально определить общее
сопротивление цепи при последовательном и
параллельном соединении проводников;
продолжить формирование умений и навыков
собирать простейшие электрические цепи, а также
пользоваться измерительными приборами
(амперметром и вольтметром).

4. Тренировочные вопросы

1. Что такое электрический ток?
2. Назовите физические величины,
характеризующие протекание
электрического тока в цепи.
3. Что характеризуют сила тока,
напряжение, сопротивление(обозначение,
единица измерения, прибор для определения,
физический смысл)?
4. Каким законом связаны сила тока,
напряжение и сопротивление?

5. Тренировочные вопросы

Какие способы соединения проводников в
электрическую цепь вы знаете?
Последовательное соединение
Параллельное соединение

7. ТЕМА УРОКА

ИЗУЧЕНИЕ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И
ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ
ПРОВОДНИКОВ.
Цель урока: теоретически и экспериментально
изучить параллельное и последовательное
соединения проводников в электрической цепи.

8. Последовательное соединение проводников

В неразветвленной электрической цепи сила тока в
различных ее участках одинакова (узлы отсутствуют и заряд
при данном соединении нигде не накапливается).
Узлом называется точка разветвленной цепи, в которой сходятся более
двух проводников.
I = I1 = I2

9. Последовательное соединение проводников

Общее сопротивление цепи при
последовательном соединении равно сумме
сопротивлений отдельных проводников (или
отдельных участков цепи):
R = R1 + R2
Если имеем n – проводников с одинаковым
сопротивлением, т. е. R1 = R2 = R3, то
R = R1· n

10. Последовательное соединение проводников

Пользуясь законом Ома, определим сопротивление каждого
резистора и сопротивления участка цепи, состоящего из двух
резисторов:
Подставим полученные выражения в формулу
общего сопротивления цепи: R = R1 + R2, получим
так как I1 = I2 = I → U = U1 + U2.
Значит, полное напряжение в цепи при последовательном
соединении равно сумме напряжений на отдельных участках
цепи.

11. Последовательное соединение проводников

I = I1 = I2
R = R 1 + R2
Если имеем n – проводников с одинаковым
сопротивлением, т.е. R1 = R2 = R3, то
U = U1 + U2
R = R1· n
Последовательная цепь сопротивлений
называется делителем напряжений.

12. Параллельное соединение проводников

I1Δt + I2Δt.
U = U1 = U2
Напряжение на концах
параллельно соединённых
проводников одно и то же.

13. Параллельное соединение проводников

I1Δt + I2Δt.

I Δt = I1Δt + I2Δt
I = I1 + I2
Сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в
отдельно параллельно соединённых проводниках.
Цепь параллельно соединённых сопротивлений называется
делителем электрического тока

14. Параллельное соединение проводников

I1Δt + I2Δt.
На основании закона Ома:
Учитывая,что:
Получим:
При параллельном соединении
проводников величина, обратная общему
сопротивлению цепи, равна сумме
величин, обратных сопротивлениям
параллельно включенных проводников.

15. Параллельное соединение проводников

Если имеем n – проводников с одинаковым
сопротивлением, т.е. R1 = R2 = R3, то
Лабораторная работа № 6
«ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И
ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ
ПРОВОДНИКОВ»
Цель работы: экспериментально изучить
параллельное и последовательное соединения
проводников в электрической цепи.

17. Задачи:

Экспериментально определить соотношение
между величинами силы тока (напряжения) на
отдельных участках цепи при параллельном и
последовательном соединениях проводников;
Экспериментально определить общее
сопротивление цепи при последовательном и
параллельном соединении проводников;
На основании полученных в ходе исследования
результатов сделать соответствующие выводы.

18. Оборудование:

Источник тока;
Два резистора;
Соединительные провода;
Амперметр;
Вольтметр;
Ключ.

19. Порядок выполнения работы:

4.
5.
6.
7.
— Выбираем способ соединения проводников в электрической
цепи, к изучению которого собираемся приступить.
— Решаем, каким образом можно определить, например, силу тока
на различных участках цепи. Рисуем соответствующую схему
электрической цепи и показываем схему учителю.
— Определяем, какие приборы нам нужны и в каком количестве.
Берём необходимые приборы на демонстрационном столе.
— Собираем электрическую цепь и показываем её учителю.
— Замыкаем электрическую цепь. Показания приборов записываем
в таблицу.
Вычисляем сопротивления.
Делаем соответствующие выводы.

20. Ход работы:

Проверка законов
последовательного соединения
проводников:
1. Соберите электрическую цепь по
схеме (рис.1)
2. Измерьте силу тока в различных
участках цепи, убедитесь, что сила тока
не изменяется: I =
Рис. 1
3. Измерьте вольтметром напряжение на
резисторе R1 — U1
(Рис. 2)
4. Измерьте вольтметром напряжение на
резисторе R2 — U2
(Рис. 2)
5. Измерьте вольтметром напряжение на
резисторе R1 и R2 — U (Рис. 2)
6. Рассчитайте по закону Ома для участка
цепи величины сопротивлений R1 ,R2 , R.
Рис. 2

21. Таблица измерений:

Измерить
Соединение
U
Последовательное
Параллельное
U1
U2
I
Вычислить
I1
I2
R
R1
R2
Проверка законов
последовательного соединения
проводников:
7. Проверьте
справедливость формул:
А) I = I1 = I2
Б) U=U1 +U2
В) R =R1+ R2

23. Порядок выполнения работы:

4.
5.
6.
7.
— Выбираем способ соединения проводников в электрической
цепи, к изучению которого собираемся приступить.
— Решаем, каким образом можно определить, например, силу тока
на различных участках цепи. Рисуем соответствующую схему
электрической цепи и показываем схему учителю.

— Определяем, какие приборы нам нужны и в каком количестве.
Берём необходимые приборы на демонстрационном столе.
— Собираем электрическую цепь и показываем её учителю.
— Замыкаем электрическую цепь. Показания приборов записываем
в таблицу.
Вычисляем сопротивление.
Делаем соответствующие выводы.

24. Проверка законов параллельного соединения проводников

8. Cоберите электрическую цепь по
схеме (рис. 3).
9. Измерьте вольтметром напряжение
участка цепи. U =
10. Измерьте амперметром силу тока в
первой ветви I1 =
11.Измерьте амперметром силу тока во
второй ветви: I2 =
12. Измерьте амперметром силу тока в
неразветвленной части цепи: I =
13. Рассчитайте по закону Ома для
участка цепи величины
сопротивлений:
Рис. 3
R1 =
R2 =
R=

25. Таблица измерений:

Измерить
Соединение
U
Последовательное
Параллельное
U1
U2
I
Вычислить
I1
I2
R
R1
R2
Проверка законов параллельного
соединения проводников
II
4. Проверьте справедливость формул:
А) U1 = U2 = U
Б) I = I1 + I2
В) 1/ R = 1/R1 + 1/R2
Вывод:
Контрольные вопросы:
1. Как соединены потребители электроэнергии в квартирах?
Почему?
2. Как соединены лампочки в елочной гирлянде? Почему?
Домашнее задание: § 107

27. Итоги выполнения задач урока:

Научились ли вы соединять
резисторы последовательно и
параллельно, проверять законы этих
соединений? Измерять и вычислять
сопротивление резисторов при
последовательном и параллельном
соединении.

28. Вывод:

При последовательном соединении проводников
напряжение на концах рассматриваемого участка
цепи складывается из напряжений на первом и
втором проводниках; сила тока одинакова; полное
сопротивление всего участка цепи равно сумме на
отдельных его участках.
При параллельном соединении проводников
напряжение на концах одно и то же; сила тока
складывается; а величина, обратная полному
сопротивлению участка, равна сумме величин,
обратных сопротивлениям отдельных
проводников.

31. Аналогии между электрическим током и током воды в водопроводе и реке:

Аналогия 1 — сколько воды втекает в
водопроводную трубу, столько и вытекает из неё,
вода нигде не накапливается. Аналогично, при
последовательном соединении проводников сила тока
во всех участках цепи одинакова.
Аналогия 2 — поток воды в реке, встречая на своём
пути препятствие, распределяется по двум
направлениям, которые затем сходятся вместе.
Аналогично сила тока в неразветвлённой части цепи
равна сумме сил токов в отдельных параллельно
соединённых проводниках.

32. Общее сопротивление проводников, включенных в цепь последовательно: R = R1 + R2

Электрический
ток
в
металлах
обусловлен
движением электронов
Чем длиннее цепь, тем больший путь приходится преодолевать электронам при своём
движении
Тем большее сопротивление
оказывается
движению
свободных
электронов
со
стороны
ионов,
расположенных
в
узлах
кристаллической решётки
Тем
больше
общее
сопротивление электрической
цепи при последовательном
соединении проводников.

Изучение последовательного и параллельного соединения проводников. Лабораторная работа. 10класс

1. ФИЗИКА

Презентация урока. 10 класс.
«ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И
ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ
ПРОВОДНИКОВ»
Абраменко Галина Сергеевна – учитель физики
МОУ «Тамбовская СОШ» Романовского района.

2. Лабораторная работа. 10класс.

ЦЕЛИ УРОКА:
Проверить законы
последовательного и
параллельного соединения
проводников.

3. ЦЕЛИ УРОКА:

Оборудование:
Источник тока
Два проволочных резистора
Реостат
Ключ
Соединительные провода
Амперметр
Вольтметр

4. Оборудование:

Тренировочные задания и
вопросы
Почему последовательная цепь
сопротивлений называется делителем
напряжений?
Полное напряжение в цепи при
последовательном соединении равно
сумме напряжений на отдельных участках
цепи:
U=U1+U2
Напряжение на концах отдельных участков
цепи рассчитывается на основе закона
Ома: U1=IR1, U2=IR2.

5. Тренировочные задания и вопросы

Почему цепь параллельно
соединённых сопротивлений
называется делителем
электрического тока?
Сила тока в неразветвлённой части
цепи равна сумме сил токов в
отдельно параллельно соединённых
проводниках. I= I1+I2, а U=U1=U2

6. Тренировочные задания и вопросы

Что в последовательной цепи не
изменяется?
Сила тока
А в параллельной цепи не
изменяется?
Напряжение

7. Тренировочные задания и вопросы

Определите общее
сопротивление
резисторов для
каждого из
соединений, если
R1=R2=R3=1Ом

8. Тренировочные задания и вопросы

Проверить следующие
законы

9. Проверить следующие законы

Выполнить работу

10. Выполнить работу

11. Выполнить работу

12. Выполнить работу

13. Выполнить работу

14. Выполнить работу

Контрольные вопросы
Как соединены потребители
электроэнергии в квартирах? Почему?
Потребители электроэнергии в
квартирах соединены параллельно,
т. к. они рассчитаны на напряжение
220 В и в случае выхода из строя
одного прибора, остальные работают.

15. Контрольные вопросы

Как соединены лампочки в ёлочной
гирлянде? Почему?
Лампочки в ёлочной гирлянде
соединены последовательно, т.к.
лампочки рассчитаны на значительно
меньшее напряжение чем 220 В.

16. Контрольные вопросы

Вывод
При последовательном соединении проводников
напряжение на концах рассматриваемого участка
цепи складывается из напряжений на первом и
втором проводниках; сила тока одинакова; полное
сопротивление всего участка цепи равно сумме на
отдельных его участках.
При параллельном соединении проводников
напряжение на концах одно и то же; сила тока
складывается; а величина, обратная полному
сопротивлению участка, равна сумме величин,
обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Что такое делитель напряжения и как он работает? | ASUTPP

Основная масса электронных элементов, в частности микросхемы, работает на относительно низком напряжении 3-5V. Напряжение же блоков питания как правило выше – 9-12V. И для стабильной работы прибора необходимо понижать напряжение до требуемого уровня. Если этого не сделать, чувствительные микросхемы могут быть повреждены.

Имеются разные способы для этого и самый простой из них – использовать линейный делитель напряжения на резисторах. Этот способ часто используют в маломощных цепях.

Прибор является простой схемой, которая преобразует большое напряжение в меньшее. Подав питание на 2 последовательно соединённых резистора, мы сможем получить выходное напряжение, которое является частью входного.

Что необходимо, чтобы сделать идеальный делитель?

Две вещи, с которыми следует разобраться – схема и уравнение по расчёту.

Примеры схем делителей. Назовём резистор, на который подаётся входящее напряжение (Vin)R1, а резистор, подключённый к земле R2. Падение напряжения на R2 называется выходным напряжением Vout. Оно является частью входного и его можно рассчитать, зная параметры тока и сопротивлений.

Уравнение, позволяющее вычислить выходное напряжение предполагает, что известны входное Vin и значения сопротивлений резисторов R1 и R2.

При последовательном соединении сила тока одна и та же на любом участке цепи. Поэтому, согласно закону Ома, Vout = I*R2

Рассмотрим входное напряжение Vin. Резисторы соединены последовательно и их общее сопротивление будет: R = R1+R2

Вернёмся к закону Ома: I = Vin / (R1+R2)

Подставляем полученное значение силы тока в уравнение для выходного напряжения:

Получаем уравнение делителя напряжения. Согласно ему выходное напряжение является частью входного и доля его равна сопротивлению R2 поделённого на сумму R1 и R2.

Практическое применение делителя напряжения

При создании электронной схемы может потребоваться источник меньшего напряжения, чем у тех, что обычно предлагаются в магазинах. К примеру, в пульте дистанционного управления многие элементы выдерживают до 5V, а наиболее распространённым источником питания для такой схемы является батарея на 9 V.

Рассмотрим, как просто превратить такую батарею в 3-вольтовый элемент питания для портативной цепи при условии, что она не потребляет большой ток:

  1. Подсоедините с помощью зажима «крокодил» 20-омный резистор к красному проводу разъёма батареи.
  2. Аналогично, подключите чёрный провод к 10-омному резистору.
  3. Скрутите вместе свободные концы обоих сопротивлений. Для надёжности можно зафиксировать скрутку зажимом.

4. Подключите разъём к батарее, соблюдая полярность.

5. Прижмите провода вольтметра к скрутке и крокодилу. Следите за полярностью. Вольтметр показывает 3V.

Таким образом мы получили с помощью делителя необходимое 3-вольтовое напряжение.

Для того, чтобы правильно подобрать номиналы сопротивлений, можно использовать уравнение. А можно поискать в сети онлайн-калькулятор, который делает это автоматически.

При использовании переменного резистора, его ещё называют потенциометром, напряжение на резисторе становится регулируемым.

Потенциометры применяются везде, где требуется переменное питание. Это и регулировка громкости, измерительная и радио аппаратура.

Почему резисторы, соединенные последовательно, называются делителями потенциала?

Почему резисторы, соединенные последовательно, называются делителями потенциала?

Резисторы, соединенные последовательно, известны как делители напряжения , поскольку общее напряжение на всех резисторах делится между отдельными резисторами . Рассмотрим диаграмму ниже.

Является ли делитель потенциала резистором?

Простым примером делителя напряжения являются два последовательно соединенных резистора, при этом входное напряжение прикладывается к паре резисторов, а выходное напряжение возникает в результате соединения между ними.

Когда два или более резистора подключены параллельно к батарее?

Когда два резистора соединены параллельно, напряжение на обоих резисторах одинаково . Ток батареи распределяется между двумя резисторами. Наименьшее сопротивление имеет наибольший ток через него.

Каково назначение делителя потенциала?

Делитель потенциала, состоящий из двух резисторов, обычно используется для уменьшения выходного напряжения до уровня опорного напряжения .

Зачем нужны два резистора в делителе напряжения?

Чтобы иметь место, где можно получить результаты деления напряжения. Делитель напряжения состоит из двух важных частей: схемы и уравнения. Делитель напряжения включает в себя подачу источника напряжения на серию из двух резисторов. Вы можете видеть, что это нарисовано несколькими разными способами, но они всегда должны быть одной и той же схемой.

Как работает делитель напряжения и делитель напряжения?

Делитель потенциала можно рассматривать как делитель напряжения, и его часто называют таковым. Вольт — это всего лишь единица «разности потенциалов» электрического заряда между двумя объектами. Как это работает? Делитель потенциала представляет собой простую схему, использующую то, как падает напряжение на последовательных резисторах.

Почему последовательная цепь действует как делитель напряжения?

Почему последовательная цепь действует как делитель напряжения, потому что, если у вас есть простая цепь всего с двумя резисторами и источником, общая энергия (напряжение и ток) ДОЛЖНА быть поглощена каждым из этих резисторов.Если вы мне не верите, проверьте уровень напряжения, выходящего из второго резистора с помощью мультиметра, и он должен показывать ноль.

Как записывается разность потенциалов между двумя резисторами?

Разность потенциалов на резисторах можно математически записать с помощью закона Ома. Рис. 1: Делитель потенциала Используя приведенное выше уравнение, можно понять, что общая разность потенциалов (В) делится между двумя резисторами в соответствии с отношением их сопротивлений.

⇐ Как вы преодолеваете физические и экологические барьеры? Каковы все естественные барьеры Китая? ⇒
Похожие сообщения:

Делитель Потенциала

На левом рисунке на диаграмме ниже три резистора соединены последовательно с батареей E.Общее сопротивление цепи получается простым сложением трех сопротивлений вместе. На правом рисунке один резистор со значением R ВСЕГО используется для обеспечения того же сопротивления нагрузки, что и три резистора слева. Таким образом, значение R ИТОГО эквивалентно R 1 + R 2 + R 3 . Ток, протекающий по двум цепям, абсолютно одинаков, а падение напряжения на R ВСЕГО равно сумме падений напряжения на R 1 + R 2 + R 3 (а также по величине равно напряжению питания, вырабатываемому Е).


Эти цепи эквивалентны по общему сопротивлению и току.


Иногда бывает полезно иметь возможность разделить потенциал цепи так, чтобы можно было получить выходное напряжение, которое составляет известную долю входного напряжения (известное как опорное напряжение ). Простой пример делителя потенциала состоит из двух последовательно соединенных резисторов, как показано на схеме ниже.Входное напряжение подается на последовательно соединенные резисторы R 1 и R 2 . Выходное напряжение равно напряжению на R 2 .


Типичный делитель потенциала, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов.


Схема делит напряжение питания на два отдельных падения напряжения в том же соотношении, что и значения двух резисторов. Используя закон Ома, мы можем выразить выходное напряжение, используя следующее уравнение:

4 v v = v в ×

3

4 R 2 2 R 1 + R 2 2

Делитель потенциала чаще всего используется для получения точного и стабильного опорного напряжения. Подключенная нагрузка должна потреблять небольшой ток или вообще не потреблять его, поэтому она должна иметь очень высокое сопротивление.Использование делителя потенциала в качестве источника напряжения обычно нецелесообразно. Подумайте, что произойдет, если мы поместим нагрузку параллельно, например, R 2 . Сама нагрузка будет иметь сопротивление, которое будет действовать параллельно сопротивлению, обеспечиваемому R 2 . Поскольку комбинированное сопротивление двух или более резисторов, включенных параллельно, всегда меньше, чем сопротивление наименьшего из резисторов, и поскольку комбинированное сопротивление теперь будет действовать последовательно с R 1 в цепи, общее сопротивление цепи будет равно уменьшенный. Это увеличит общий ток, проходящий через цепь (вспомните закон Ома). Этот увеличенный ток будет проходить через R 1 , увеличивая падение напряжения на нем и уменьшая В OUT (поскольку два значения напряжения всегда должны суммироваться до В IN ).

Для схемы делителя напряжения, показанной выше, применение делителя цепи в качестве источника напряжения целесообразно только в том случае, если сопротивление нагрузки значительно превышает R 2 , хотя это не особенно энергоэффективное решение, так как значительное количество мощность будет рассеиваться в делителе потенциала в виде тепла.Мы рассмотрим взаимосвязь между напряжением, током и мощностью в другом разделе.

Проблемы

  1. На приведенной ниже схеме показан делитель цепи, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов с напряжением питания. Утверждения с (а) по (е) дают значения для каждого элемента схемы, кроме одного. Для каждого утверждения вычислите недостающее значение. Решение можно увидеть, нажав на ссылку «Ответы на проблемы» внизу этой страницы.

    a) В IN = 60 В,     R 1 = 6 Ом,      R 2 = 4 Ом

    b) В IN = 20 В,     R 1 = 5 Ом,      R 2 = 5 Ом

    c) R 1 = 10 Ом,      R 2 = 5 Ом,      В ВЫХ = 10 В

    d) В IN = 50 В,      R 1 = 10 Ом,      В OUT = 10 В

    e) В IN = 20 В,      R 2 = 4 Ом,      В OUT = 5 В


    Делитель потенциала, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов с напряжением питания


Ответы на проблемы


Делитель потенциала — обзор

Сдвиг уровня и связь по постоянному току

При отсутствии клапанов PNP, усилители со связью по постоянному току в основном зависят от делителя потенциала (см. рис. 3.32).

Рисунок 3.32. Три устройства делителя потенциала, которые обеспечивают связь по постоянному току.

На рис. 3.32а у нас есть простой резистивный делитель потенциала для отрицательного HT. Мы хотим добиться −10 В на выходе делителя потенциала. Вместо того, чтобы использовать уравнение делителя потенциала, проще установить ток через делитель потенциала и применить закон Ома, чтобы найти требуемые сопротивления. Наш делитель потенциала будет отбирать ток у анода предыдущей лампы, поэтому мы должны минимизировать этот ток.Если мы установим ток делителя потенциала на 100 мкА, верхний резистор должен быть:

R=VI=100 В-(-10 В)100 мкА=110 В100 мкА=1,1 МОм

Аналогично, нижний резистор должен быть:

R=VI =-10В-(-100В)100мкА=90В100мкА=900кОм

Ближайшее значение 910кОм подходит. К сожалению, мы не только сместили уровень нашего сигнала на требуемую величину, но и ослабили его. Думая в терминах переменного тока:

VoutV=910k910k+1M1=0,453=-6,9 дБ

Чисто резистивные регуляторы уровня неизбежно ослабляют желаемый переменный ток, и это цена, которую приходится платить за простую связь по постоянному току. Конденсатор на верхнем резисторе позволит избежать затухания переменного тока, но создаст ступенчатую цепь, что может быть нежелательно.

Чтобы сохранить связь по постоянному току без затухания по переменному току, мы могли бы заменить верхний резистор батареей, чтобы сделать сдвиг уровня Тевенена (см. рис. 3.32b).

Поскольку батарея является идеальным источником Тевенина, она представляет собой короткое замыкание на переменный ток, поэтому этот переключатель уровня не ослабляет переменный ток. Поскольку батареи на 110 В неудобно велики, мы заменим батарею стабилитроном или неоновым эталонным клапаном.К сожалению, оба устройства должны пропускать значительный постоянный ток (обычно 5 мА), что делает их неудобными в использовании. Хуже того, они оба добавляют шум.

Наша последняя возможность — заменить нижний резистор приемником постоянного тока, чтобы сделать регулятор уровня Нортона (см. рис. 3.32c).

Нет никаких причин, по которым мы не должны получать постоянный ток из биполярных транзисторов или пентодов. При условии, что раковина имеет r из >> R верхний , регулятор уровня Norton не ослабляет переменный ток.Однако проблема с шумом остается. Пентоды и транзисторы представляют собой крутизны усилителей, что означает, что они преобразуют свое входное напряжение в выходной ток. Потребитель тока усиливает свое опорное постоянное напряжение, и мы предлагаем преобразовать его выходной ток обратно в напряжение с помощью резистора с большим сопротивлением. По сути, мы построили усилитель с высоким коэффициентом усиления, который усиливает шумовое напряжение опорного постоянного тока.

Хотя сдвигатели уровня Тевенина и Нортона теоретически пригодны для использования, их практическая проблема заключается в шуме, и почти все усилия по проектированию должны быть сосредоточены на снижении этого шума до приемлемого уровня.(Хвосты стока постоянного тока в дифференциальных парах не добавляют значительного шума, потому что нагрузка с низким импедансом r k сильно снижает их усиление, а их шум применяется в синфазном режиме, поэтому он в основном подавляется. )

К сожалению, каждый из эти методы соединяют сигнал с отрицательным HT, что может добавить фон и шум к полезному сигналу.

Серия учебных курсов по электротехнике и электронике ВМФ (NEETS), модуль 1-3, стр. 91-100

Модуль 1 — Введение в материю, энергию и постоянный ток

Страницы я, 1−1, 1−11, 1−21, 1−31, 1−41, 1−51, 1−61, 2−1, 2−11, 2−21, 3−1, 3−11, 3−21, 3−31, 3−41, 3−51, 3−61, 3−71, 3−81, 3−91, 3−101, 3−111, 3−121, Приложение Я, II, III, IV, В, Индекс

 

Задействована цепь.Чтобы проиллюстрировать это, на рис. 3-62 показана последовательно-параллельная сеть, в которой короткие замыкания разрабатываются. На рис. 3-62 (А) показана нормальная схема. RT = 40 Ом и IT   = 3 ампера.

 

Рис. 3-62. — Последовательно-параллельная схема с короткими замыканиями.

На рис. 3-62 (B) R1 закоротил. Сопротивление R1 теперь равно нулю. Общее сопротивление цепь теперь равна сопротивлению параллельной сети R2 и R3, или 20 Ом.Ток в цепи увеличился до 6 ампер. Весь этот ток проходит через параллельную сеть (R2, R3), и это увеличение тока наиболее возможно повреждение компонентов.

На рис. 3-62 (C) произошло короткое замыкание R3. Если R3 закорочен, цепь параллельно R2. Короткое замыкание направляет ток вокруг R2, эффективно удаляя R2 из цепи. схема. Общее сопротивление цепи теперь равно сопротивлению R1, или 20 Ом.

Как известно, R2 и R3 образуют параллельную сеть.Сопротивление сети можно рассчитать следующим образом:

Дано:

 

 

3-91

Решение:

Общий ток цепи с закороченным резистором R3 составляет 6 ампер. Весь этот ток протекает через резистор R1 и в большинстве случаев вероятное повреждение R1. Обратите внимание, что хотя только одна часть параллельной сети была закорочена, вся параллельная сеть сеть была отключена.

Обрывы и короткие замыкания, происходящие в цепи, приводят к общему изменению эквивалентное сопротивление.Это может вызвать нежелательные эффекты в других частях цепи из-за соответствующих изменение общего тока. короткое замыкание обычно приводит к выходу из строя компонентов в цепи, которая неправильно плавленые или иным образом защищенные. Неисправность может иметь форму перегоревшего резистора, повреждения источника или пожара

в элементах цепи и проводке.

Плавкие предохранители и другие устройства защиты цепей устанавливаются в цепи оборудования для предотвращения повреждений, вызванных увеличением тока.Эти устройства защиты цепи разработаны открываться, если ток увеличивается до заданного значения. Устройства защиты цепи включаются последовательно с цепь или часть цепи, которую защищает устройство. Когда устройство защиты цепи размыкается, ток поток в контуре прекращается.

Более подробное объяснение предохранителей и других устройств защиты цепей см. представлено в Модуле 3,

Введение в защиту цепей, управление и измерение.

Q46. Что это влияние на общее сопротивление и общий ток в цепи, если обрыв происходит в (а) параллельной ветви и (б) в часть сериала?

Q47. Как повлияет на общее сопротивление и общий ток в цепи короткое замыкание? происходит в (а) параллельной ветви и (б) в последовательной части?

Q48. Если одна ветвь параллельной сети закорочена, какая часть тока цепи протекает через остальные ветки?

ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

Большинство электрического и электронного оборудования использовать различные уровни напряжения в своих схемах.Для одной цепи может потребоваться питание 90 В, для другой питание на 50 вольт, а еще питание на 80 вольт. Эти требования к напряжению могут быть обеспечены тремя индивидуальные источники питания. Этот метод является дорогостоящим и требует значительного объема помещения. Самый распространенный метод подача этих напряжений заключается в использовании одного источника напряжения и ДЕЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ. До того, как делители напряжения объяснено, может быть полезен обзор того, что обсуждалось ранее относительно эталонов напряжения.

 

 

3-92

Как вы знаете, некоторые схемы рассчитаны на подачу как положительного, так и отрицательного напряжения. Возможно, теперь вы интересно, имеет ли отрицательное напряжение меньший потенциал, чем положительное напряжение. Ответ в том, что 100 вольт это 100 вольт. Отрицательное оно или положительное не влияет на чувство, которое вы испытываете, когда вас шокирует.

Полярность напряжения считается положительной или отрицательной по отношению к опорной точке, обычно к земле.Рисунок 3-63 поможет проиллюстрировать этот момент.

Рис. 3-63. — Полярность напряжения.

На рис. 3-63(A) показана последовательная цепь с источником напряжения 100 вольт и четырьмя соединенными резисторами 50 Ом. последовательно. Земля или контрольная точка подключена к одному оконечному резистору R1. Ток в этой цепи определяется по закону Ома, составляет 0,5 ампера. Каждый резистор вырабатывает (падает) 25 вольт. Пять точек tap-f, указанные на схематические точки, в которых может быть измерено напряжение.Как показано на схеме, напряжение, измеренное при каждая точка от точки a до точки E начинается с нуля вольт и становится более положительной с шагом 25 вольт до значения плюс 100 вольт.

На рис. 3-63(B) земля или опорная точка перемещены в точку B. Ток в цепи равен по-прежнему 0,5 ампера и каждый резистор по-прежнему развивает 25 вольт. Общее напряжение, развиваемое в цепи, остается равным 100 В. вольт, но поскольку опорная точка была изменена, напряжение в точке а составляет минус 25 вольт.точка Е, который был на положительном уровне 100 вольт на рисунке 3-63 (A), теперь имеет положительное напряжение 75 вольт. Как видите, напряжение в любой точке цепи зависит от трех факторов; ток через резистор, омическое значение резистор и точка отсчета в цепи.

Типовой делитель напряжения состоит из двух или более резисторов подключены последовательно к источнику напряжения (Es). Напряжение источника должно быть таким же высоким или выше, чем любое напряжение развиваемый делителем напряжения.По мере того, как напряжение источника падает последовательными шагами в серии резисторы, любые по желанию

 

3-93

, напряжение источника может быть «выведено f» для обеспечения индивидуальных требований к напряжению. ценности последовательные резисторы, используемые в делителе напряжения, определяются требованиями к напряжению и току нагрузки.

Рисунок 3-64 используется для иллюстрации разработки простого делителя напряжения.Требования к этому напряжению Делитель должен обеспечить напряжение 25 вольт и ток 910 мА в нагрузку от источника напряжением 100 вольт. На рис. 3-64(A) показана схема, в которой 25 вольт доступны в точке B. Если нагрузка была подключена между точка B и земля, можно подумать, что на нагрузку подается 25 вольт. Это неверно, так как нагрузка подключенный между точкой B и землей, образует параллельную сеть нагрузки и резистора R1.(Помните, что значение сопротивление параллельной сети всегда меньше значения наименьшего резистора в сети.)

Рис. 3-64. — Простой делитель напряжения.

Поскольку сопротивление сети теперь было бы меньше 25 Ом, напряжение в точке В было бы меньше 25 вольт. Это не удовлетворило бы требованию нагрузки.

Для определения размера резистора, используемого в делитель напряжения, правило — большой палец используется.Ток в резисторе делителя должен составлять примерно 10 процентов. ток нагрузки. Этот ток, который не протекает через какие-либо нагрузочные устройства, называется током отвода.

Учитывая эту информацию, можно разработать делитель напряжения, выполнив следующие действия.

1. Определить требования к нагрузке и доступный источник напряжения.

 

 

3-94

2. Выберите ток утечки, применив правило 10% — большой палец.

3. Рассчитайте сопротивление воздухоотводчика.

Значение R1 может быть округлено до 275 Ом:

4. Рассчитайте общий ток (нагрузка плюс вентиляция).

5. Рассчитайте сопротивление других резисторов делителя.

Цепь делителя напряжения теперь можно изобразить, как показано на рис. 3-64(B).

Q49. Какая информация необходимо знать для определения номиналов компонентов делителя напряжения?

 

 

3-95

В50.Если для нагрузки, потребляющей ток 450 мА, требуется делитель напряжения, каким должен быть значение тока прокачки?

Q51. Если для рассматриваемой нагрузки 50 требуется напряжение +90 В, какое должно быть значение прокачной резистор?

Q52. Если исходное напряжение для рассматриваемого делителя напряжения 50 обеспечивает 150 вольт, каков полный ток через делитель напряжения?

ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ С НЕСКОЛЬКИМИ НАГРУЗКАМИ

Делитель напряжения с несколькими нагрузками показан на рис. 3-65.Важным моментом, который не был подчеркнут ранее, является что при использовании правила 10% — большого пальца для расчета тока утечки вы должны брать 10% от общего тока нагрузки.

Рис. 3-65. — Делитель напряжения с несколькими нагрузками.

Используя информацию, показанную на рис. 3-65, вы можете рассчитать значения резисторов, необходимых для схемы делителя напряжения. Будут выполнены те же шаги, что и в предыдущей задаче с делителем напряжения.

 

 

3-96

Дано:

Ток сброса должен составлять 10% от общего тока нагрузки.Решение:

Поскольку напряжение на резисторе R1 (ER1) равно требуемому напряжению для нагрузки 1, можно использовать закон Ома. для расчета значения R1.

Решение:

Ток через R2 (IR2) равен току через R1 плюс ток через нагрузку 1. Решение:

Напряжение на резисторе R2 (ER2) равно разнице между требуемым напряжением нагрузки 1 и нагрузки 2.

3-97

Закон Ома теперь можно использовать для определения значения R2 . Решение:

Ток через R3 (IR3) равен току через R2 плюс ток через нагрузку 2.

Напряжение на R3 (ER3) равно разнице между требуемым напряжением нагрузки 3 и нагрузки 2.

 

Закон Ома теперь можно использовать для определения значения R3 .Решение:

Ток через R4 (IR4) равен току через R3 плюс ток через нагрузку 3. IR4 равен равен полному току цепи (IT).

Напряжение на резисторе R4 (ER4) равно разнице между напряжением источника и требуемым напряжением. нагрузка 3.

 

 

3-98

Закон Ома теперь можно использовать для определения значения R4.Решение:

С учетом только что объясненных расчетов значения резисторов, используемых в делителе напряжения, следующие:

Power IN ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Мощность в делителе напряжения чрезвычайно важное количество. Чтобы определить мощность, рассеиваемую резисторами в делителе напряжения, необходимо рассчитать мощность требует резисторов. Суммарная мощность схемы необходима для определения мощности требование источник.

Мощность цепи, показанной на рис. 3-65, рассчитывается следующим образом: Дано:

Решение:

Мощность каждого резистора рассчитывается так же, как и для R1. При выполнении расчетов получены следующие результаты:

 

 

3-99

Для расчета мощности нагрузки 1: Дано:

Решение:

Мощность каждой нагрузки рассчитывается так же, как и для нагрузки 1.При выполнении расчетов получены следующие результаты.

Суммарная мощность рассчитывается путем суммирования мощности, потребляемой нагрузками, и мощности, рассеиваемой делительные резисторы. Суммарная мощность в схеме 15,675 Вт.

Мощность, используемая нагрузками и делителем резисторы питаются от источника. Это относится ко всем электрическим цепям; подается питание на все компоненты по источнику.

Поскольку мощность представляет собой произведение напряжения и тока, мощность, отдаваемая источником, равна мощности источника напряжение, умноженное на общий ток цепи (Es  x IT).

В схеме рис. 3-65 общая мощность можно рассчитать по: Дано:

Решение:

ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ТРЕБОВАНИЯ

Во многих случаях нагрузка для делителя напряжения требует как положительного, так и отрицательного напряжения.Положительные и отрицательные напряжения могут быть питание от одного источника напряжения путем подключения земли (опорной точки) между двумя делителями резисторы. Точная точка в цепи, в которой находится эталонная точка, зависит от напряжения требуется нагрузками.

3-100

Материя, Энергия, и постоянного тока
Переменный ток и трансформаторы
Защита цепи, управление и измерение
Электрические проводники, электромонтажные работы, и схематическое чтение
Генераторы и двигатели
Электронное излучение, лампы и источники питания
Твердотельные устройства и блоки питания
Усилители
Схемы генерации и формирования волн
Распространение волн, линии передачи и Антенны
Принципы микроволновой печи
Принципы модуляции
Введение в системы счисления и логические схемы
— Введение в микроэлектронику
Принципы работы синхронизаторов, сервоприводов и гироскопов
Знакомство с испытательным оборудованием
Принципы радиочастотной связи
Принципы радиолокации
Справочник техника, основной глоссарий
Методы испытаний и практика
Введение в цифровые компьютеры
Магнитная запись
Введение в волоконную оптику
Примечание: Обучение электротехнике и электронике военно-морского флота Содержание серии (NEETS) — U. S. Собственность ВМФ в общественном достоянии.

Делители напряжения — цепи постоянного тока

Цепи постоянного тока

Во многих электрических и электронных устройствах используются напряжения различных уровней. по всей их схеме. Для одной схемы может потребоваться 9-вольтовый источник питания, для другой 15-вольтовый источник питания, а еще один 18-вольтовый источник питания. Эти напряжения Требования могут быть обеспечены тремя отдельными источниками питания. Этот метод дорого и требует много места. Самый распространенный метод подачи этих напряжений заключается в использовании одного источника напряжения и Делитель напряжения .

Типичный делитель напряжения состоит из двух или более резисторов, соединенных последовательно. последовательно через напряжение источника ( В в ). Напряжение источника должно быть таким же высоким или выше, чем любое напряжение, развиваемое делителем напряжения. По мере того, как напряжение источника падает последовательными шагами в серии резисторы, любая желаемая часть напряжения источника может быть «отводом» для Индивидуальные требования к напряжению питания. Номиналы последовательных резисторов используемых в делителе напряжения, определяются напряжением и током Требования к нагрузкам.

Рассмотрим схему на рисунке ниже, которая представляет собой простое напряжение разделитель. Физически мы знаем, что если V в применить к вход, выход В R2 будет меньше, чем В в , потому что некоторые из В в используются увеличение форсирующего тока через резистор R 1 . Количество напряжение, использованное в R 1 равно В R1 .

Простой делитель напряжения.

Аналогично, напряжение на R 2 равно В R2 , выходное напряжение в этой цепи. Теперь мы хотели бы найти готовое средство определения напряжения на R 2 , который мы называем V R2 . ( В в , Р 1 и Р 2 считаются известными. )

По закону Ома мы знаем, что напряжение на определенном резисторе равно ток через этот резистор, умноженный на омическое значение резистора.В форме уравнения мы бы написали В R2 = I  ×  R 2 .

Видимо, чтобы вычислить V R2 , надо сначала определить I . Вспоминая, что I в показанной простой последовательной цепи

затем мы можем заменить это значение на в исходном выражении для V R2 — первое уравнение выше — и получаем

Количество р 2 /( р 1 + р 2 ) тогда видно, что это отношение между выходным и входным напряжениями.

Если бы нас интересовало напряжение на R 1 , оно было бы равно

Если к любому из резисторов приложить сопротивление нагрузки, напряжение будет равно подводится к сопротивлению нагрузки, и ток будет потребляться им. Когда текущий берется из делителя, общий ток, протекающий в цепи, будет увеличивается, потому что общее сопротивление цепи уменьшилось.

Если на общий ток, протекающий в цепи делителя, влияют нагрузки размещены на нем, то падения напряжения на каждом резисторе делителя также будут затронутый.При разработке делителя напряжения максимальный потребляемый ток нагрузками будет определять номинал резисторов, формирующих напряжение разделитель. Обычно значения сопротивления, выбранные для делителя, разрешать ток, равный десяти процентам от общего тока, потребляемого внешние нагрузки. Этот ток, который не протекает ни через одну из нагрузок устройства называется прокачка ток .

Пример:
На рисунке ниже показан простой делитель напряжения без нагрузки.

Простой делитель напряжения без нагрузки.

Изображенный делитель напряжения состоит из двух резисторов одинакового номинала. Следовательно, падение напряжения на каждом сопротивлении будет одинаковым. Общая ток в цепи будет

Разность потенциалов между точками (А) и (В) равна 50 В. Если резистор помещается между (A) и (B), падение напряжения между ними баллы будут снижены.

Делитель напряжения с одной нагруженной секцией.

На рисунке выше показана та же схема делителя с подключенным нагрузочным резистором. Общее сопротивление можно рассчитать

Видно, что общее сопротивление уменьшилось. Это приводит к соответствующее увеличение текущего потока. Суммарный ток определяется следующим образом

Анализ падений напряжения показывает следующее изменение напряжения распределение цепи

Обратите внимание, что хотя значение напряжения между точками (A) и (B) равно уменьшено падение напряжения на R 1 увеличено.Количество тока, протекающего через нагрузку, можно найти таким образом

Изменение напряжений и токов, обнаруженное в предыдущем примере, равно нежелательно в делителе напряжения. Он должен быть рассчитан на напряжение которые максимально стабильны. Делитель напряжения, состоящий из двух резисторов будет разработан с использованием показанной конфигурации схемы на рисунке ниже. Напряжение питания 200 В. Желательно поставить напряжение 50 В на нагрузке 6 мА.

Пример схемы предлагаемого делителя напряжения.

Предположим, что ток утечки составляет десять процентов от требуемого тока нагрузки.

Общий ток нагрузки ( I RL ) указан как 6 мА. Кровотечение ток через R 2 , поэтому должно быть

Ток стравливания и ток через резистор R L объединяются, и оба тока протекают через R 1 .Этот текущий значение может быть вычислено

Значение сопротивления R L должно быть следующим

Компьютеры для R 1 и R 2

3.

5: Current Divider — Workforce LibreTexts

ЧАСТИ И МАТЕРИАЛЫ

  • Калькулятор (или карандаш и бумага для арифметики)
  • 6-вольтовая батарея
  • Ассортимент резисторов от 1 кОм до 100 кОм номиналом

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 6: «Схемы делителей и законы Кирхгофа»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

  • Использование вольтметра
  • Использование амперметра
  • Использование омметра
  • Использование закона Ома
  • Использование действующего закона Кирхгофа (KCL)
  • Конструкция делителя тока

ПРИНЦИПАЛЬНАЯ СХЕМА


ИЛЛЮСТРАЦИЯ



Обычно считается неправильным закреплять более двух проводов под одним винтом клеммной колодки. На этой иллюстрации я показываю три провода, соединяющиеся на верхнем винте крайнего правого наконечника, используемого на этой полосе. Это сделано для простоты проверки концепции (суммирования текущих в узле схемы) и не представляет собой профессиональную технику сборки.


Непрофессиональный характер метода построения «свободной формы» не заслуживает дальнейших комментариев.

ИНСТРУКЦИИ

Еще раз показываю разные способы построения одной и той же схемы: макетная, клеммная колодка и «свободная форма».” Поэкспериментируйте со всеми этими форматами строительства и ознакомьтесь с их соответствующими преимуществами и недостатками.

Выберите три резистора из вашего ассортимента резисторов и измерьте сопротивление каждого из них с помощью омметра. Запишите эти значения сопротивления ручкой и бумагой, чтобы использовать их в расчетах схемы.

Подсоедините три резистора параллельно и друг к другу, и к 6-вольтовой батарее, как показано на рисунках. Измерьте напряжение батареи с помощью вольтметра после того, как к ней подключены резисторы, также отметив это значение напряжения на бумаге.Рекомендуется измерять напряжение батареи, когда она питает цепь резистора, потому что это напряжение может немного отличаться от состояния холостого хода.

Измерьте напряжение на каждом из трех резисторов. Что ты заметил? В последовательной цепи ток равен через все компоненты в любой момент времени. В параллельной схеме напряжение является общей переменной между всеми компонентами.

Используйте закон Ома (I=E/R) для расчета тока через каждый резистор, затем проверьте полученное значение, измерив ток с помощью цифрового амперметра.Поместите красный щуп амперметра в точку, где положительные (+) концы резисторов соединяются друг с другом, и поднимайте по одному проводу резистора за раз, соединяя черный щуп амперметра с поднятым проводом. Таким образом, измерьте ток каждого резистора, отмечая как величину тока, так и полярность. На этих иллюстрациях я показываю амперметр, используемый для измерения тока через R 1 :

.



Измерьте ток для каждого из трех резисторов, сравнив с рассчитанными ранее значениями тока.При подключении цифрового амперметра, как показано, все три показания должны быть положительными, а не отрицательными.

Теперь измерьте общий ток цепи, удерживая красный щуп амперметра в той же точке цепи, но отсоединив провод, ведущий к положительной (+) стороне батареи, и прикоснувшись к нему черным щупом:


Обратите внимание на величину и знак тока по показаниям амперметра. Добавьте эту цифру (алгебраически) к трем токам резистора.Что вы заметили в результате, похожем на эксперимент с законом напряжения Кирхгофа? Закон Кирхгофа для токов «суммируется» в точке (узле) цепи точно так же, как закон Кирхгофа для напряжений складывается в последовательном контуре: в обоих случаях алгебраическая сумма равна нулю.

Этот закон также очень полезен при математическом анализе цепей. Наряду с законом напряжения Кирхгофа он позволяет нам генерировать уравнения, описывающие несколько переменных в цепи, которые затем могут быть решены с использованием различных математических методов.

Теперь рассмотрим четыре измерения тока как все положительные числа: первые три представляют ток через каждый резистор, а четвертое представляет общий ток цепи как положительную сумму токов трех «ветвей». Ток каждого резистора (ветви) представляет собой долю или процент от общего тока. Вот почему цепь с параллельным резистором часто называют делителем тока .

Отсоедините аккумулятор от остальной цепи и измерьте сопротивление параллельных резисторов.Вы можете прочитать общее сопротивление на любых клеммах отдельных резисторов и получить ту же индикацию: это значение будет меньше, чем любое из значений отдельных резисторов. Новичков, изучающих электричество, часто удивляет то, что вы считываете точно такое же (общее) значение сопротивления при подключении омметра к любому из набора параллельно соединенных резисторов. Однако это имеет смысл, если рассматривать точки параллельной цепи с точки зрения электрической общности.Все параллельные компоненты соединены между двумя наборами электрически общих точек. Поскольку измеритель не может различить точки, общие друг с другом, посредством прямого соединения, считывание сопротивления на одном резисторе означает считывание сопротивления их всех. То же самое относится и к напряжению, поэтому напряжение батареи может быть считано с любого из резисторов так же легко, как и напрямую с клемм батареи.

Если вы разделите напряжение батареи (ранее измеренное) на это значение общего сопротивления, вы должны получить значение полного тока (I=E/R), близкое к измеренному значению.

Отношение тока резистора к общему току такое же, как отношение общего сопротивления к индивидуальному сопротивлению. Например, если резистор 10 кОм является частью схемы делителя тока с общим сопротивлением 1 кОм, этот резистор будет проводить 1/10 от общего тока, каким бы ни было значение этого общего тока.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Схема с номерами узлов SPICE:

Амперметры в SPICE-моделировании на самом деле являются источниками нулевого напряжения, вставленными в пути потока электронов.Вы заметите, что источники напряжения V ir1 , V ir2 и V ir3 установлены на 0 вольт в списке соединений. Когда электроны входят в отрицательную сторону одной из этих «фиктивных» батарей и выходят из положительной, текущее значение батареи будет положительным числом. Другими словами, эти 0-вольтовые источники следует рассматривать как амперметры с красным щупом на длинной стороне символа батареи и черным щупом на короткой стороне.

Список соединений (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):

При запуске SPICE напечатает строку текста, содержащую четыре значения тока, первое значение тока представляет собой общее отрицательное значение, а остальные три представляют значения тока для резисторов R 1 , R 2 и R 3 . При алгебраическом сложении одна отрицательная цифра и три положительные цифры образуют сумму нуля, как описано в законе тока Кирхгофа.

Делитель напряжения: проектирование и производство печатных плат

Что такое делитель напряжения?

 

В электронике делитель напряжения (также известный как делитель напряжения ) представляет собой пассивную линейную схему, которая создает выходное напряжение (V out ), которое составляет часть его входного напряжения (V в ). Деление напряжения является результатом распределения входного напряжения между компонентами делителя. Простым примером являются два последовательно соединенных резистора, при этом входное напряжение прикладывается к паре резисторов, а выходное напряжение возникает из-за соединения между ними.

Одним словом, это простая схема, которая превращает большое напряжение в меньшее. Используя всего два последовательных резистора и входное напряжение, мы можем создать выходное напряжение, которое является частью входного.

Резисторные делители напряжения обычно используются для создания опорных напряжений или для уменьшения величины напряжения, чтобы его можно было измерить, а также могут использоваться в качестве аттенюаторов сигналов на низких частотах. Для постоянного тока и относительно низких частот он может быть достаточно точным, если он состоит только из резисторов; там, где требуется частотная характеристика в широком диапазоне (например, в пробнике осциллографа), в делитель напряжения могут быть добавлены емкостные элементы для компенсации емкости нагрузки.При передаче электроэнергии для измерения высокого напряжения используется емкостной делитель напряжения .

 

Общий случай

 

Делитель напряжения относительно земли создается путем последовательного соединения двух электрических импедансов, как показано на следующем рисунке. Входное напряжение прикладывается к последовательным сопротивлениям Z 1 и Z 2 , а выходное напряжение представляет собой напряжение через Z 2 . Z 1 и Z 2 могут состоять из любой комбинации элементов, таких как резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

Образец делителя напряжения

Если ток в выходном проводе равен нулю, то отношение между входным напряжением, В на , и выходным напряжением, В на выходе , составляет:

Связь между Vin и Vout

 

Приложения
  • Измерение датчика : позволяет микроконтроллеру измерять сопротивление датчика. Датчик соединен последовательно с известным сопротивлением, чтобы сформировать делитель напряжения, и известное напряжение подается на делитель.Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера подключен к центральному отводу делителя, чтобы он мог измерять напряжение отвода и, используя измеренное напряжение и известные сопротивление и напряжение, вычислять сопротивление датчика. Пример, который обычно используется, включает потенциометр (переменный резистор) в качестве одного из резистивных элементов. Когда вал потенциометра вращается, создаваемое им сопротивление либо увеличивается, либо уменьшается, изменение сопротивления соответствует угловому изменению вала.В сочетании со стабильным опорным напряжением выходное напряжение может подаваться на аналого-цифровой преобразователь, а дисплей может отображать угол. Такие схемы обычно используются в ручках управления чтением. Обратите внимание, что для потенциометра очень полезно иметь линейный конус, поскольку микроконтроллер или другая схема, считывающая сигнал, должна в противном случае корректировать нелинейность в своих вычислениях.
  • Измерение высокого напряжения : используется для уменьшения очень высокого напряжения, чтобы его можно было измерить вольтметром.Высокое напряжение подается на делитель, и выход делителя, который выдает более низкое напряжение, которое находится в пределах входного диапазона измерителя, измеряется измерителем. Разработанные специально для этой цели высоковольтные резисторные делители могут использоваться для измерения напряжения до 100 кВ. В таких датчиках используются специальные высоковольтные резисторы, поскольку они должны выдерживать высокие входные напряжения и для получения точных результатов должны иметь согласованные температурные коэффициенты и очень низкие коэффициенты напряжения.Пробники с емкостным делителем обычно используются при напряжении выше 100 кВ, поскольку тепловыделение, вызванное потерями мощности в пробниках с резистивным делителем при таких высоких напряжениях, может быть чрезмерным.
  • Сдвиг логического уровня : используется в качестве грубого сдвига логического уровня для сопряжения двух цепей, которые используют разные рабочие напряжения. Например, одни логические схемы работают при напряжении 5 В, а другие — при напряжении 3,3 В. Непосредственное подключение логического выхода 5 В к входу 3,3 В может привести к необратимому повреждению цепи 3,3 В.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.