De eenheid die we kunnen gebruiken om het potentiaalverschil over een willekeurig punt te meten, wordt a genoemd Volt . Een volt is een potentiaalverschil dat wordt aangelegd over de weerstand van 1 ohm, en dit zal resulteren in de stroom van elektrische stroom van de hogere aansluiting naar de onderste aansluiting.
Potentiële verschillen vloeien altijd voort uit een hogere potentiële waarde naar een lagere potentiële waarde. We kunnen de 1V ook definiëren als het potentieel wanneer 1 Ampère stroom wordt vermenigvuldigd met de 1 ohm weerstand. Om het potentiaalverschil te beschrijven wordt de formule van de wet van Ohm gebruikt, die gelijk is aan V=IxR .
Volgens de wet van Ohm neemt de stroom in lineaire circuits toe naarmate het potentiaalverschil toeneemt. Een circuit met een groot potentiaalverschil tussen twee punten zal resulteren in een grotere stroom over deze twee punten in een circuit.
Beschouw bijvoorbeeld een weerstand van 10 Ω, en de spanning die over het ene uiteinde wordt aangelegd, is 8V. Op dezelfde manier is de spanning aan het andere uiteinde 5V. We krijgen dus een potentiaalverschil van 3V (8V-5V) op de weerstandsaansluiting. Om de stroom over de weerstand te vinden, kunnen we de wet van Ohm gebruiken. De stroom van dit circuit zou 0,3A zijn.
Als we de spanning verhogen van 8V naar 40V, wordt het potentiaalverschil van de weerstand 40V – 5V = 35V. Dit resulteert in 3,5A van de stroom. Wanneer het potentiaalverschil over de weerstand groter wordt, zal dit ook resulteren in een toename van de stroom.
Om de spanning van een willekeurig punt in een circuit te meten, moeten we deze vergelijken met het gemeenschappelijke referentiepunt. Normaal gesproken gebruiken we de 0V- of aardingspin als referentiepunt in het circuit voor het meten van het potentiaalverschil.
Snel overzicht
- Wat is het potentiële verschil
- Voorbeeld van een potentieel verschil
- Spanningsdelernetwerk
- Formule voor spanningsdeler
- Voorbeeld van een spanningsdeler
- Conclusie
Wat is het potentiële verschil
Het potentiaalverschil, ook wel spanning genoemd, is een kernconcept in elektriciteit. Het beschrijft in feite het verschil in elektrische potentiële energie tussen twee punten binnen een elektrisch circuit. Het verschil in potentiaal tussen twee punten zorgt ervoor dat de lading van een hoger naar een lager potentiaalpunt beweegt. Dit zal resulteren in de stroom van elektrische stroom. We meten het potentiaalverschil in volt (V), en het is een cruciale factor bij het bepalen hoe elektriciteit zich in een circuit gedraagt en hoe elektrische apparaten werken.
Voorbeeld van een potentieel verschil
In de afbeelding is de potentiaal die aan de ene kant van de weerstand wordt aangelegd 10 V. De potentiaal aan de tweede kant van de weerstand is 5 V.
Om het potentiaalverschil over het uiteinde van de weerstand te berekenen, trekt u het hogere potentieel van het lagere af:
Het potentiaalverschil berekend over de weerstand bedraagt 5V.
De stroom in de weerstand is evenredig met de aangelegde potentiaal. Als het potentiaalverschil tussen twee punten groter is, zul je een grote stroom zien lopen.
Gebruik de wet van Ohm om de stroom te vinden.
Verhoog nu het potentieel van 10V naar 20V aan het ene uiteinde van de weerstand en van 5V naar 10V aan het andere uiteinde. Het potentiaalverschil wordt 10 V. Met behulp van de wet van Ohm kun je de stroom door de weerstand berekenen, die 8 ampère bedraagt.
Elektrische lading zorgt ervoor dat de elektrische stroom vloeit. Maar het potentieel beweegt of stroomt niet fysiek. Het potentieel wordt toegepast op twee specifieke punten in het circuit.
Om de totale circuitspanning te vinden, moeten we alle aangesloten spanningen in de serieschakeling bij elkaar optellen. Dit betekent dat als je weerstanden hebt (IN 1 , IN 2 , En IN 3 ) in serie geschakeld, somt u eenvoudig hun spanningen op om de totale spanning te vinden:
Aan de andere kant, als u weerstanden parallel aansluit, blijft de spanning over elke weerstand of elk element hetzelfde. Parallel is de spanning over elke weerstand gelijk, en deze kan worden uitgedrukt als:
Spanningsdelernetwerk
We weten dat als we meerdere weerstanden in serie schakelen over een potentiaalverschil, er een nieuwe ontstaat spanningsdelercircuit zal vormen. Deze schakeling verdeelt de voedingsspanning in een bepaalde verhouding over de weerstanden. Elke weerstand krijgt een deel van de spanning ten opzichte van zijn weerstand.
Dit spanningsdelercircuitprincipe is alleen van toepassing op weerstanden die in serie zijn geschakeld. Als we de weerstanden parallel schakelen, ontstaat er een heel andere opstelling, die heet a huidige scheidingsnetwerk.
Spanningsverdeling
Het gegeven circuit verklaart het fundamentele concept van een spanningsdelercircuit. In deze schakeling staan verschillende weerstanden in serie. Er zijn 4 weerstanden in serie genoemd R 1 , R 2 , R 3 , En R 4 . Al deze weerstanden delen een gemeenschappelijk referentiepunt dat gelijk is aan nul volt of aarde.
Wanneer je weerstanden in serie aansluit, verandert de voedingsspanning (IN S ) wordt over elke weerstand verdeeld. Je zult zien dat elke weerstand een aantal spanningen zal laten dalen. Dit betekent dat elke weerstand een deel van de totale spanning krijgt.
Gebruik vervolgens de wet van Ohm om dit circuit uit te drukken. Volgens de definitie van de wet van Ohm is de stroom (I) die door een reeks weerstanden vloeit gelijk aan de voedingsspanning (IN S ) gedeeld door de totale weerstand (R T ).
De wiskundige uitdrukking van de wet van Ohm wordt gegeven als
Gebruik nu de wet van Ohm en vermenigvuldig eenvoudigweg de stroom (I) met de weerstand (R) waarde van elke weerstand.
Waar IN vertegenwoordigt de spanningsval.
Nadat je van het ene punt naar het andere langs de reeks weerstanden bent gegaan, neemt de spanning op elk punt toe naarmate je de spanningsdalingen bij elkaar optelt. Alle individuele spanningsvalsommen zijn gelijk aan de ingangsspanning van het circuit (IN S ) .
Het is niet nodig om de totale circuitstroom te vinden om de spanning op een specifiek punt te vinden. U kunt een eenvoudige formule gebruiken om de spanningsval op elk punt te berekenen door rekening te houden met de weerstand van de weerstand en de stroom die er doorheen vloeit. Dit vereenvoudigt de analyse van het circuit en helpt bij het begrijpen hoe de spanning binnen het circuit wordt verdeeld.
Formule voor spanningsdeler
In de bovenstaande formule is V(x) vertegenwoordigt de spanning, en R(x) is gelijk aan de weerstand die door deze spanning wordt geproduceerd. Het symbool RT geeft de totale serieweerstand van de weerstanden aan en VS is de voedingsspanning.
Formule voor spanningsdeler
Beschouw het onderstaande circuit om de uitgangsspanning van het circuit over R2 te vinden met behulp van de spanningsdelerregel.
In dit circuit is de V in geeft de voedingsspanning aan. Het is de stroom die door het circuit vloeit. Deze stroom vloeit in beide richtingen.
Laat ons nadenken IN R1 En IN R2 de spanningsval zijn R 1 En R 2 . Omdat de gegeven weerstanden in serie zijn geschakeld, wordt de ingangsspanning V IN van het circuit zal gelijk zijn aan de som van alle individuele spanningen die tegen elke weerstand vallen.
Om de individuele spanningsval over elke weerstand te berekenen, gebruikt u de vergelijking van de wet van Ohm:
Hetzelfde geldt voor de weerstand R 2
Uit de afbeelding kunnen we zien dat de spanning over R 2 is V UIT . Deze uitgangsspanning kan worden gegeven als:
Uit de bovenstaande vergelijking kunnen we de ingangsspanning V berekenen IN .
Om de totale stroom in termen van V te berekenen uit spanning, gebruik de bovenstaande V uit vergelijking.
Dus de V uit vergelijking wordt:
Beschouw nu een meervoudig spanningsdelercircuit dat meerdere uitgangen over de weerstanden bevat.
De uitvoervergelijking wordt:
Hier, in de bovenstaande vergelijking, is de IN X is de uitgangsspanning.
R X is de som van alle weerstanden die in het circuit zijn aangesloten.
De mogelijke waarden van R X Zijn:
Als IN staat voor de voedingsspanning. Vervolgens worden de mogelijke uitgangsspanningen gegeven als:
Uit de bovenstaande vergelijkingen kunnen we concluderen dat de spanning die over de weerstanden valt die in serie zijn geschakeld, evenredig is met de waarde of grootte van de weerstand. Volgens de spanningswet van Kirchhoff moet de spanning die over alle gegeven weerstanden valt gelijk zijn aan de ingangsspanning van de bron.
U kunt dus de spanningsval van weerstanden vinden met behulp van de spanningsdelerformule.
Voorbeeld van een spanningsdeler
Beschouw een spanningsdelercircuit met drie weerstanden in serie, die twee uitgangsspanningen produceren van a 240 V levering. De weerstandswaarden zijn als volgt:
- R1 = 10Ω
- R2 = 20Ω
- R3 = 30 Ohm
De equivalente weerstand van het circuit wordt berekend als:
Nu worden de twee uitgangsspanningen als volgt bepaald:
De stroom in het circuit wordt gegeven door:
Daarom zijn de spanningsdalingen over elke weerstand als volgt:
Conclusie
Een spanningsdeler is een fundamenteel passief circuit dat in de elektronica wordt gebruikt. Dit circuit kan de uitgangsspanning verlagen ten opzichte van de ingangsspanning. U kunt deze spanningsvermindering bereiken door meerdere weerstanden in serie aan te sluiten. De waarde van de weerstand hangt af van de spanningsvalwaarde die u wilt bereiken. Deze weerstanden creëren een vaste spanningsfractie die wordt bepaald door de weerstandsverhoudingen.
Weerstanden zijn belangrijke circuitelementen omdat ze de spanning van het circuit kunnen beperken volgens de wet van Ohm. Weerstanden in serie hebben een constante stroom door elke weerstand. U kunt een constante spanning berekenen en handhaven tijdens het ontwerpen van elektronische schakelingen met behulp van een spanningsdelerformule.