Enheten som vi kan bruke til å måle potensialforskjellen over et hvilket som helst punkt kalles a Volt . En volt er en potensialforskjell påført over motstanden på 1 ohm, og det vil resultere i flyt av elektrisk strøm fra den høyere terminalen til den nedre terminalen.
Potensielle forskjeller flyter alltid fra høyere potensiell verdi til lavere potensiell verdi. Vi kan også definere 1V som potensialet når 1 Ampere strøm multipliseres med 1 ohm motstand. For å beskrive potensialforskjellen brukes ohm lovformelen, som er lik V=IxR .
I følge Ohms lov øker strømmen i lineære kretser med økningen i potensialforskjellen. En krets som har en stor potensialforskjell mellom to punkter vil resultere i en mer strømflyt over disse to punktene i en krets.
Tenk for eksempel på en 10 Ω motstand, og spenningen som påføres over den ene enden er 8V. På samme måte er spenningen over den andre enden 5V. Så vi vil få en 3V (8V-5V) potensialforskjell på motstandsterminalen. For å finne strømmen over motstanden kan vi bruke Ohm-loven. Strømmen til denne kretsen vil være 0,3A.
Hvis vi øker spenningen fra 8V til 40V, vil motstandens potensialforskjell bli 40V – 5V = 35V. Dette vil resultere i 3,5A av strømmen. Når potensialforskjellen over motstanden øker, vil det også resultere i en økning av strømmen.
For å måle spenningen til et hvilket som helst punkt inne i en krets, må vi sammenligne det med det vanlige referansepunktet. Vi bruker normalt 0V eller jordpinnen som et referansepunkt i kretsen for å måle potensialforskjellen.
Rask oversikt
- Hva er den potensielle forskjellen
- Eksempel på potensiell forskjell
- Nettverk for spenningsdeler
- Formel for spenningsdeler
- Eksempel på spenningsdeler
- Konklusjon
Hva er den potensielle forskjellen
Potensialforskjellen, også kjent som spenning, er et kjernebegrep innen elektrisitet. Den beskriver i utgangspunktet forskjellen i elektrisk potensiell energi mellom to punkter i en elektrisk krets. Forskjellen i potensial mellom to punkter får ladningen til å bevege seg fra et høyere til et lavere potensialpunkt. Dette vil føre til flyt av elektrisk strøm. Vi måler potensialforskjellen i volt (V), og det er en kritisk faktor for å bestemme hvordan elektrisitet oppfører seg i en krets og hvordan elektriske enheter fungerer.
Eksempel på potensiell forskjell
På bildet er potensialet påført over motstanden i den ene enden 10 V. Potensialet på den andre enden av motstanden er 5 V.
For å beregne potensialforskjellen over enden av motstanden, trekk det høyere potensialet fra det nedre:
Potensialforskjellen beregnet over motstanden er 5V.
Strømmen i motstanden er proporsjonal med det påførte potensialet. Hvis potensialforskjellen mellom to punkter er større, vil du se en stor strømflyt.
Bruk Ohms lov for å finne strøm.
Øk nå potensialet fra 10V til 20V over den ene enden av motstanden og 5V til 10V over den andre enden. Potensialforskjellen vil bli 10 V. Ved hjelp av Ohm-loven kan du finne strømmen gjennom motstanden som er 8 ampere.
Elektrisk ladning får den elektriske strømmen til å flyte. Men potensialet beveger seg ikke fysisk eller flyter. Potensialet påføres over to spesifikke punkter i kretsen.
For å finne den totale kretsspenningen må vi legge sammen alle tilkoblede spenningene i seriekretsen. Dette betyr at når du har motstander (I 1 , IN 2 , og I 3 ) koblet i serie, summerer du ganske enkelt spenningene deres for å finne den totale spenningen:
På den annen side, når du kobler motstander parallelt, forblir spenningen over hver motstand eller element den samme. Parallelt er spenningen over hver motstand lik, og den kan uttrykkes som:
Nettverk for spenningsdeler
Vi vet at hvis vi kobler flere motstander i serie over en potensiell forskjell, en ny spenningsdeler krets vil dannes. Denne kretsen deler forsyningsspenningen mellom motstandene i et spesifikt forhold. Hver motstand får en del av spenningen i forhold til motstanden.
Dette spenningsdelerkretsprinsippet gjelder kun for motstander som er seriekoblet. Kobler vi motstandene parallelt vil det resultere i et helt annet oppsett, som kalles a nåværende delenettverk.
Spenningsdivisjon
Den gitte kretsen forklarer det grunnleggende konseptet for en spenningsdelerkrets. I denne kretsen er forskjellige motstander i serie. Det er 4 motstander i serie kalt R 1 , R 2 , R 3 , og R 4 . Alle disse motstandene deler et felles referansepunkt som er lik null volt eller jord.
Når du kobler motstander i serie, vil forsyningsspenningen (I S ) er fordelt over hver motstand. Du vil se at hver motstand vil slippe noen spenninger. Dette betyr at hver motstand får en andel av den totale spenningen.
Deretter bruker du Ohms lov for å uttrykke denne kretsen. I henhold til definisjonen av Ohms lov er strømmen (I) som strømmer gjennom en serie motstander lik forsyningsspenningen (I S ) delt på total motstand (R T ).
Ohm lov matematisk uttrykk er gitt som
Bruk nå Ohms lov og multipliser strømmen (JEG) med motstanden (R) verdien av hver motstand.
Hvor I representerer spenningsfallet.
Etter å ha beveget seg fra ett punkt til et annet langs serien av motstander, øker spenningen i hvert punkt når du summerer spenningsfallet. Alle individuelle spenningsfallsummer er lik kretsens inngangsspenning (I S ) .
Det er ikke nødvendig å finne den totale kretsstrømmen for å finne spenningen på et bestemt punkt. Du kan bruke en enkel formel for å beregne spenningsfallet når som helst ved å vurdere motstanden til motstanden og strømmen som flyter gjennom den. Dette forenkler analysen av kretsen og hjelper til med å forstå hvordan spenningen er fordelt i kretsen.
Formel for spenningsdeler
I formelen ovenfor, V(x) representerer spenningen, og R(x) er lik motstanden produsert av denne spenningen. Symbol RT angir den totale seriemotstanden til motstandene og VS er forsyningsspenningen.
Formel for spenningsdeler
Vurder kretsen nedenfor for å finne utgangsspenningen til kretsen over R2 ved å bruke spenningsdelerregelen.
I denne kretsen er V i angir forsyningsspenningen. Det er strømmen som flyter gjennom kretsen. Denne strømmen går i begge retninger.
La oss vurdere I R1 og I R2 å være spenningsfallet til R 1 og R 2 . Siden de gitte motstandene er koblet i serie, vil inngangsspenningen V I av kretsen vil være lik summen av all individuell spenning som faller mot hver motstand.
For å beregne det individuelle spenningsfallet over hver motstand, bruk Ohms lovligning:
Tilsvarende for motstanden R 2
Fra bildet kan vi se at spenningen over R 2 er V UTE . Denne utgangsspenningen kan gis som:
Fra ligningen ovenfor kan vi beregne inngangsspenningen V I .
For å beregne den totale strømmen i form av V ute spenning, bruk ovennevnte V ute ligning.
Så V ute ligningen blir:
Vurder nå en flerspenningsdelerkrets som inneholder flere utganger over motstandene.
Utgangsligningen blir:
Her, i ligningen ovenfor, er I X er utgangsspenningen.
R X er summen av alle motstander koblet i kretsen.
De mulige verdiene av R X er:
Hvis I står for forsyningsspenningen. Deretter er de mulige utgangsspenningene gitt som:
Fra ligningene ovenfor kan vi konkludere med at spenningen som faller over motstandene som er koblet i serie er proporsjonal med verdien eller størrelsen på motstanden. I følge Kirchhoffs spenningslov må spenningen som faller over alle gitte motstander være lik kildeinngangsspenningen.
Så du kan finne spenningsfallet til motstander ved å bruke spenningsdelerformelen.
Eksempel på spenningsdeler
Tenk på en spenningsdelerkrets med tre motstander i serie, som produserer to utgangsspenninger fra en 240 V forsyning. Motstandsverdiene er som følger:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Den ekvivalente motstanden til kretsen beregnes som:
Nå bestemmes de to utgangsspenningene som følger:
Strømmen i kretsen er gitt av:
Derfor er spenningsfallet over hver motstand som følger:
Konklusjon
En spenningsdeler er en grunnleggende passiv krets som brukes i elektronikk. Denne kretsen kan redusere utgangsspenningen i forhold til inngangsspenningen. Du kan oppnå denne reduksjonen i spenning etter å ha koblet flere motstander i serie. Verdien av motstand avhenger av spenningsfallet du ønsker å oppnå. Disse motstandene vil skape en fast spenningsfraksjon bestemt av motstandsforholdene.
Motstander er viktige kretselementer da de kan begrense spenningen til kretsen i henhold til Ohms lov. Motstander i serie har en konstant strøm gjennom hver motstand. Du kan beregne og opprettholde en konstant spenning mens du designer elektroniske kretser ved hjelp av en spenningsdelerformel.