Den enhed, vi kan bruge til at måle potentialeforskellen over ethvert punkt, kaldes a Volt . En volt er en potentialforskel påført over modstanden på 1 ohm, og det vil resultere i strømmen af elektrisk strøm fra den højere terminal til den nedre terminal.
Potentielle forskelle løber altid fra højere potentialværdi til lavere potentialværdi. Vi kan også definere 1V som potentialet, når 1 Ampere strøm ganges med 1 ohm modstand. For at beskrive potentialforskellen bruges ohm lovformlen, som er lig med V=IxR .
Ifølge Ohms lov stiger strømmen i lineære kredsløb med stigningen i potentialforskellen. Et kredsløb med en stor potentialforskel mellem to vilkårlige punkter vil resultere i en mere strøm gennem disse to punkter i et kredsløb.
Overvej for eksempel en 10 Ω modstand, og spændingen påført over dens ene ende er 8V. På samme måde er spændingen over dens anden ende 5V. Så vi får en 3V (8V-5V) potentialforskel på modstandsterminalen. For at finde strømmen over modstanden kan vi bruge Ohm-loven. Strømmen af dette kredsløb ville være 0,3A.
Hvis vi øger spændingen fra 8V til 40V, bliver modstandens potentialforskel 40V – 5V = 35V. Dette vil resultere i 3,5A af strømmen. Når potentialforskellen over modstanden stiger, vil det også resultere i en stigning i strømmen.
For at måle spændingen af ethvert punkt inde i et kredsløb, skal vi sammenligne det med det fælles referencepunkt. Vi bruger normalt 0V eller jordstiften som referencepunkt i kredsløbet til måling af potentialforskellen.
Hurtig disposition
- Hvad er den potentielle forskel
- Eksempel på potentiel forskel
- Spændingsdeler netværk
- Formel for spændingsdeler
- Eksempel på spændingsdeler
- Konklusion
Hvad er den potentielle forskel
Potentialforskellen, også kendt som spænding, er et kernekoncept i elektricitet. Det beskriver grundlæggende forskellen i elektrisk potentiel energi mellem to punkter i et elektrisk kredsløb. Forskellen i potentiale mellem to punkter får ladningen til at bevæge sig fra et højere til et lavere potentialepunkt. Dette vil resultere i strømmen af elektrisk strøm. Vi måler potentialforskellen i volt (V), og det er en kritisk faktor for at bestemme, hvordan elektricitet opfører sig i et kredsløb, og hvordan elektriske enheder fungerer.
Eksempel på potentiel forskel
På billedet er potentialet påført over modstanden i den ene ende 10 V. Potentialet på modstandens anden ende er 5 V.
For at beregne potentialeforskellen over enden af modstanden skal du trække det højere potentiale fra det lavere:
Potentialforskellen beregnet over modstanden er 5V.
Strømmen i modstanden er proportional med det påførte potentiale. Hvis potentialforskellen mellem to punkter er større, vil du se en stor strøm.
Brug Ohms lov til at finde strøm.
Øg nu potentialet fra 10V til 20V over den ene ende af modstanden og 5V til 10V over den anden ende. Forskellen på potentialet bliver 10 V. Ved hjælp af Ohm-loven kan du finde strømmen gennem modstanden som er 8 ampere.
Elektrisk ladning får den elektriske strøm til at flyde. Men potentialet bevæger sig eller flyder ikke fysisk. Potentialet påføres på tværs af to specifikke punkter i kredsløbet.
For at finde den samlede kredsløbsspænding skal vi lægge de alle tilsluttede spændinger i seriekredsløbet sammen. Det betyder, at når du har modstande (I 1 , IN 2 , og I 3 ) forbundet i serie, summer du blot deres spændinger for at finde den samlede spænding:
På den anden side, når du forbinder modstande parallelt, forbliver spændingen over hver modstand eller element den samme. Parallelt er spændingen over hver modstand ens, og den kan udtrykkes som:
Spændingsdeler netværk
Vi ved, at hvis vi forbinder flere modstande i serie på tværs af en potentiel forskel, en ny spændingsdelerkredsløb vil danne sig. Dette kredsløb deler forsyningsspændingen mellem modstandene i et bestemt forhold. Hver modstand får en del af spændingen i forhold til dens modstand.
Dette spændingsdelerkredsløbsprincip gælder kun for modstande, der er forbundet i serie. Hvis vi parallelkobler modstandene, vil det resultere i en helt anden opsætning, som kaldes en nuværende divider netværk.
Spændingsdeling
Det givne kredsløb forklarer det grundlæggende koncept for et spændingsdelerkredsløb. I dette kredsløb er forskellige modstande i serie. Der er navngivet 4 modstande i serie R 1 , R 2 , R 3 , og R 4 . Alle disse modstande deler et fælles referencepunkt, som er lig med nul volt eller jord.
Når du forbinder modstande i serie, vil forsyningsspændingen (I S ) er fordelt over hver modstand. Du vil se, at hver modstand vil falde nogle spændinger. Det betyder, at hver modstand får en andel af den samlede spænding.
Brug derefter Ohms lov til at udtrykke dette kredsløb. Ifølge definitionen af Ohms lov er strømmen (I), der strømmer gennem en række modstande lig med forsyningsspændingen (I S ) divideret med den samlede modstand (R T ).
Ohm lov matematisk udtryk er givet som
Brug nu Ohms lov og multiplicer blot strømmen (JEG) med modstanden (R) værdien af hver modstand.
Hvor I repræsenterer spændingsfaldet.
Efter at have bevæget sig fra et punkt til et andet langs rækken af modstande, stiger spændingen ved hvert punkt, når du opsummerer spændingsfaldene. Alle individuelle spændingsfaldssummer er lig med kredsløbets indgangsspænding (I S ) .
Det er ikke nødvendigt at finde den samlede kredsløbsstrøm for at finde spændingen på et bestemt punkt. Du kan bruge en simpel formel til at beregne spændingsfaldet på ethvert tidspunkt ved at overveje modstanden af modstanden og strømmen, der løber gennem den. Dette forenkler analysen af kredsløbet og hjælper med at forstå, hvordan spændingen er fordelt i kredsløbet.
Formel for spændingsdeler
I ovenstående formel, V(x) repræsenterer spændingen, og R(x) er lig med modstanden produceret af denne spænding. Symbol RT angiver den samlede seriemodstand for modstandene, og VS er forsyningsspændingen.
Formel for spændingsdeler
Overvej nedenstående kredsløb for at finde udgangsspændingen af kredsløbet over R2 ved hjælp af spændingsdelerreglen.
I dette kredsløb er V i angiver forsyningsspændingen. Det er strømmen, der løber gennem kredsløbet. Denne strøm løber i begge retninger.
Lad os overveje I R1 og I R2 at være spændingsfaldet af R 1 og R 2 . Da de givne modstande er forbundet i serie, vil indgangsspændingen V I af kredsløbet vil være lig med summen af alle individuelle spændinger, der falder mod hver modstand.
For at beregne det individuelle spændingsfald over hver modstand, brug Ohm lovligningen:
Tilsvarende for modstanden R 2
Fra billedet kan vi se, at spændingen over R 2 er V UD . Denne udgangsspænding kan angives som:
Ud fra ovenstående ligning kan vi beregne indgangsspændingen V I .
For at beregne den samlede strøm i form af V ud spænding, brug ovenstående V ud ligning.
Så V ud ligningen bliver:
Overvej nu et multiple spændingsdelerkredsløb, der indeholder flere udgange på tværs af modstandene.
Outputligningen bliver:
Her, i ovenstående ligning, er I x er udgangsspændingen.
R x er summen af alle modstande forbundet i kredsløbet.
De mulige værdier af R x er:
Hvis I står for forsyningsspændingen. Så er de mulige udgangsspændinger givet som:
Ud fra ovenstående ligninger kan vi konkludere, at den spænding, der falder over modstandene, der er forbundet i serie, er proportional med værdien eller størrelsen af modstanden. Ifølge Kirchhoffs spændingslov skal spændingen, der falder over alle givne modstande, være lig med kildens indgangsspænding.
Så du kan finde spændingsfaldet for modstande ved hjælp af spændingsdelerformlen.
Eksempel på spændingsdeler
Overvej et spændingsdelerkredsløb med tre modstande i serie, der producerer to udgangsspændinger fra en 240 V levere. Modstandsværdierne er som følger:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Den ækvivalente modstand af kredsløbet beregnes som:
Nu bestemmes de to udgangsspændinger som følger:
Strømmen i kredsløbet er givet ved:
Derfor er spændingsfaldene over hver modstand som følger:
Konklusion
En spændingsdeler er et fundamentalt passivt kredsløb, der bruges i elektronik. Dette kredsløb kan reducere udgangsspændingen i forhold til indgangsspændingen. Du kan opnå denne reduktion i spændingen efter at have tilsluttet flere modstande i serie. Værdien af modstand afhænger af den spændingsfaldsværdi, du ønsker at opnå. Disse modstande vil skabe en fast spændingsfraktion bestemt af modstandsforholdene.
Modstande er vigtige kredsløbselementer, da de kan begrænse spændingen af kredsløbet i henhold til Ohms lov. Modstande i serie har en konstant strøm gennem hver modstand. Du kan beregne og opretholde en konstant spænding, mens du designer elektroniske kredsløb ved hjælp af en spændingsdelerformel.