Mikä on jännitejakaja? (Esimerkkejä)

Hän Jännitejakaja o Jännitejakaja koostuu resistenssin tai impedanssien assosiaatiosta lähteeseen kytkettynä sarjassa. Tällä tavalla jännite V Lähteen toimittama - tulojännite - jaetaan suhteellisesti jokaisessa elementillä, Ohmin lain mukaan:

V_Yllyttää = I.Z -z_Yllyttää.

Missä v_Yllyttää Se on piirielementin jännite, I on sen läpi kiertävä virta ja z_Yllyttää vastaava impedanssi.

Kuvio 1. Resistiivinen jännitejakaja koostuu sarjan resistansseista. Lähde: Wikimedia Commons.

Kun lähde ja elementit järjestetään suljetussa piirissä, Kirchhoffin toisen lain on.

Esimerkiksi, jos otettava piiri on puhtaasti resistiivistä ja 12 -voltin lähde on saatavana, yksinkertaisesti sillä, että sillä on kaksi identtistä sarjan resistanssia kyseisen lähteen kanssa, jännite jaetaan: kussakin vastus on 6 volttia. Ja jokaisesta saadaan kolme identtistä resistanssia 4 V.

Koska lähde edustaa jännitteen kiipeilyä, sitten V = +12 V. Ja jokaisessa vastus on jännitepisaroita, joita esitetään negatiivisilla merkkeillä: - 6 V ja - 6 V vastaavasti. On helposti varoitettu, että Kirchoffin toinen laki täytetään:

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

Täältä tulee jännitteenjakajan nimi, koska sarjankestävyyksillä pienet jännitteet voidaan helposti saada lähteestä, jolla on suurempi jännite.

[TOC]

Jännitejakajayhtälö

Jatkamme puhtaasti resistiivisen piirin harkitsemista. Tiedämme. Ja Ohmin lain ja Kirchoffin toisen lain mukaan:

Voi palvella sinua: mikä on nettovoima? (Esimerkkejä)

V = mene₁ + MENNÄ₂ + MENNÄ₃ +… Mene_Yllyttää

Missä r₁, R -₂… R_Yllyttää Edustaa jokaista piirin sarjan vastusta. Siksi:

V = i ∑ r_Yllyttää

Sitten virta osoittautuu:

I = v / ∑ r_Yllyttää

Lasketaan nyt jännite johonkin vastustuskykyä, vastus r_Yllyttää Esimerkiksi:

V_Yllyttää = (V / ∑ r_Yllyttää) R_Yllyttää

Aikaisempi yhtälö kirjoitetaan uudelleen seuraavasti, ja meillä on jo akun ja N -sarjan vastusten jännitejakautumissääntö:

Jännitejakaja 2 vastustaa

Jos meillä on jännitysjakajapiiri, jolla on 2 vastusta, edellinen yhtälö muutetaan:

Ja erityistapauksessa, jossa r₁ = R₂, V_Yllyttää = V/2, virrasta riippumatta, kuten alussa todettiin. Tämä on kaikkien yksinkertaisin jännitejakaja.

Seuraavassa kuvassa on tämän jakajan kaavio, jossa v, tulojännite symboloidaan V: ksi_sisään, ja v_Yllyttää Se on jännite jakamalla jännite resistenssien r: n välillä₁ ja r₂.

Kuva 2. Jännitejakaja 2 -sarjan resistanssilla. Lähde: Wikimedia Commons. Katso kirjoittaja/CC BY-SA (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/).

Ratkaistu esimerkki

Jännitteen jakautumissääntöä sovelletaan kahteen resistiiviseen piiriin pienten jännitteiden saamiseksi.

- Esimerkki 1

Saatavana on 12 V -lähde, joka on jaettava 7 V: n ja 5 V: n kahteen R -vastukseen₁ ja r₂. Kiinteä vastus on 100 Ω ja muuttuva vastus, jonka alue on välillä 0 - 1kΩ on saatavana. Mitä vaihtoehtoja on piirin määrittämiseksi ja vastusarvon asettaminen r₂?

Ratkaisu

Tämän harjoituksen ratkaisemiseksi käytetään kahden resistanssin kireysjakajasääntöä:

Oletetaan r₁ Se on vastus, jonka jännite on 7 V ja kiinteä vastus on sijoitettu₁ = 100 Ω

Tuntematon vastus r₂ Sen on oltava 5 V:

Voi palvella sinua: kosminen pöly

Ja r₁ 7 V:

5 (R₂ +100) = 12 r₂

500 = 7 r₂

R -₂ = 71.43 Ω

Voit myös käyttää toista yhtälöä saadaksesi saman arvon tai korvata tulos, joka saadaan tasa -arvon tarkistamiseksi.

Jos kiinteä vastus on nyt asetettu r₂, Sitten se on r₁ on 7 V:

5 (100 + R₁) = 100 x 12

500 + 5R₁ = 1200

R -₁ = 140 Ω

Samoin on mahdollista varmistaa, että tämä arvo täyttää toisen yhtälön. Molemmat arvot löytyvät muuttujan vastusalueella, joten pyydetty piiri on mahdollista toteuttaa molemmin puolin.

- Esimerkki 2

DC: n suora volttimittari mittaamaan jännitteitä tietyllä alueella, perustuu jännitejakajaan. Tämän volttimittarin rakentamiseksi vaaditaan galvanometri, esimerkiksi D'Arsonval.

Tämä on mittari, joka havaitsee sähkövirrat, jotka on varustettu asteikolla ja indikaattorin neulalla. Galvanometrejä on monia malleja, luku on hyvin yksinkertainen, kaksi yhteyspäätettä, jotka ovat takana.

Kuva 3. D'Arsonval -tyyppinen galvanometri. Lähde: f. Zapata.

Galvanometrillä on sisäinen vastus r_G, joka sietää vain pienen virran, jota kutsutaan maksimivirraksi I_G. Näin ollen galvanometrin läpi oleva jännite on V_m = I_GR -_G.

Jännitteen mittaamiseksi volttimittari asetetaan yhdensuuntaisesti mitattavan elementin kanssa ja sen sisäisen vastus on oltava riittävän suuri, jotta se ei kuluta piirivirta, koska muuten se muuttaa sitä.

Jos halusimme käyttää galvanometriä mittarina, mittausjännite ei saisi ylittää suurimman salliman, mikä on laitteen maksimaalinen neulan taipuma. Mutta oletamme, että v_m on pieni, koska minä_G  ja r_G he ovat.

Voi palvella sinua: Etäisyysvoimat

Kuitenkin, kun sarjan galvanometri on kytketty toiseen vastus R: iin_S, puhelu Rajoittava vastus, Voimme pidentää galvanometrin mittausaluetta pienestä V: stä_m Kunnes tietty ε pääjännite. Kun tämä jännite on saavutettu, instrumentin neula kokee maksimaalisen taipuman.

Suunnittelujärjestelmä on seuraava:

Kuva 4. Volttimittarin suunnittelu käyttämällä galvanometriä. Lähde: f. Zapata.

Kuviossa 4 vasemmalla G on galvanometri ja R on mikä tahansa vastus, jolla haluat mitata jännitteen V_x.

Oikealla olevassa kuvassa se on esitetty piirin kanssa G, R_G ja r_S Se vastaa volttimittaria, joka on asetettu rinnakkain vastus r: n kanssa.

Suurin asteikko volttimittari 1 V

Oletetaan esimerkiksi, että galvanometrin sisäinen vastus on R_G = 50 Ω ja sen tukemat maksimivirta on I_G = 1 mA, RS -rajoittava vastus siten, että tällä galvanometrillä rakennettu volttimittari mittaa enintään 1 V jännitettä seuraavasti:

Yllyttää_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

Viitteet 

1. Alexander, c. 2006. Sähköpiirin säätiöt. Kolmas. Painos. MC Graw Hill.
2. Boylestad, r. 2011. Johdanto piirianalyysiin. Toinen. Painos. Pearson.
3. Dorf, r. 2006. Johdatus sähköjoukkoihin. Seitsemäs. Painos. John Wiley & Sons.
4. Edminister, J. 1996. Sähköpiirit. Schaum -sarja. Kolmas. Painos. MC Graw Hill
5. Figueroa, D. Fyysinen sarja tiedettä ja tekniikkaa. Osa. 5 sähköstaattinen. Toimittanut D. Figueroa. USB.
6. Hyperfysiikka. Volttimittarin suunnittelu. Toipunut: Hyperfysiikka.Phy-Astr.GSU.Edu.
7. Wikipedia. Jännitejakaja. Palautettu: se on.Wikipedia.org.