Делитель постоянного напряжения с нагрузкой расчет. Делитель напряжения

В нашей жизни разделить можно абсолютно все! :-). Давайте представим себе реку, у которой очень большой поток.

Это поток воды бежит с очень большой скоростью! Он смывает на своем пути камни, землю, деревья. Но представьте, что эта река находится рядом с Вашим домом. Через год два Ваш дом смоет нафиг!

Чтобы этого не произошло, нужно ослабить течение реки, чтобы ее поток был ну очень слабый. Например как здесь.

Но как это сделать? А почему бы нам не прорыть большой канал, чтобы бОльшая часть воды текла через него. А это хорошая идея не так ли?

Прикол всего этого чуда заключается в том, что в каждой отдельной речке скорость воды будет меньше! В электротехнике и электронике все тоже самое! Река - это провод, сила потока - это сила тока, ширина реки - сопротивление, напряжение - угол наклона реки. Все элементарно и просто!

Для того, чтобы разделить силу тока , нам потребуются два резистора. В статье сопротивление мы знаем, что резисторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном соединении резисторов у нас на каждом резисторе падало напряжение, тем самым мы получили делитель напряжения . При параллельном соединении резисторов мы получим делитель тока. Давайте рассмотрим вот такую схемку из двух резисторов, соединенных параллельно:

Вот эти два резистора можно заменить одним резистором. Общее сопротивление будет равно:

Напряжение U между точками A и В считается общим для каждого резистора, так как у нас эти два резистора соединены параллельно.

Значит, через них должен также протекать общий ток. Запомните правило, при параллельном соединении напряжение на резисторах одно и то же, а ток будет равен:

Как же нам определить, какой ток у нас проходит через каждый резистор? Согласно Закону Ома

Следовательно получаем:

Отсюда

и

Что-нибудь понятно? Короче, не заморачивайтесь. Проще говоря, если вместо какого-то резистора подсоединить какую-нибудь нагрузку, например вентилятор от компа, то мы можем регулировать в ней силу тока, а следовательно и мощность, параллельно выводам подключив какой-нить резистор. А какой именно, можно глянуть на формулы. Это называется шунтирование . Давайте же на практике разберемся, что есть что.

Вот два наших резистора

Замеряем значение сопротивления первого толстого резистора. Кто не помнит, как это делается, прошу сюда .

Замеряем значение второго

Берем наш знаменитый Блок питания и выставляем на нем 12 Вольт

Спаиваем два конца резисторов и замеряем силу тока на толстом резисторе

Замеряем силу тока на тонком резисторе

Спаиваем их параллельно и замеряем силу тока на параллельно соединенных резисторах

0,06+0,14=20. У нас 0,21 Ампер. 0,01 - погрешность прибора.

А давайте посмотрим, работает ли закон Ома? Рассмотрим толстый резистор. У нашего блока питания погрешность на измерение силы тока приличная, но этого вполне хватает, чтобы работать с таким блоком. Но приблизительно, мы все таки сможем проверить закон Ома.

I=U/R

R=U/I=12/0,14=85,7 Ом. А у нас он 80,5 Погрешность в 5 Ом. Но закон Ома работает!

Отсюда делаем выводы:

1)Через меньшее сопротивление протекает большой ток, поэтому мощность, которая падает на таком сопротивлении будет больше. Поэтому все резисторы, которые используются в цепи с приличным напряжением и обладают малым сопротивлением, делают большими, потому как они прилично греются, то есть рассеивают большую мощность в окружающее пространство. А чтобы они быстрее охлаждались, их площадь рассеяния должна быть большая. Бывают даже вот такие большие резисторы, которые рассеивают большую мощность.

2)Сила тока двух соединенных параллельно резисторов будет равна силе тока первого резистора плюс сила тока второго резистора, что и требовалось доказать.

• Делитель тока имеет важное значение в схемотехнике в качестве элемента цепи для подключения устройства с номинальным током меньшим, чем протекающий в цепи.

• На величину сопротивления влияют внешние факторы, например температура. Изменение температуры приводит к измерению сопротивления делителя тока. В результате изменяется ток через ветвь цепи.

• Измерение больших величин токов. Подключается два сопротивления. Через одно протекает почти весь ток, через второе - малый ток (миллиамперы). Измеряется ток через второе сопротивление. Далее выполняется расчет общего тока.

• Номинал нагрузки, подключаемой в ветвь делителя тока, должен быть в 100-1000 раз меньше, чем сопротивление делителей. В противном случае схема делителя будет работать неверно.

• Активные сопротивления делителя тока снижают КПД схемы.

• Целесообразно применять прецизионные сопротивления. Это увеличивает точность, но повышает стоимость.

Дели́тель напряже́ния - устройство, в котором входное и выходное напряжение связаны коэффициентом передачи 0 ⩽ a ⩽ 1 {\displaystyle 0\leqslant a\leqslant 1} .

Энциклопедичный YouTube

• 1 / 5

  Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора и , подключённых к источнику напряжения U {\displaystyle U} . Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с первым правилом Кирхгофа . Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток, как было установлено ранее, одинаков):

  U = I R {\displaystyle \ U=IR} .

  Для каждого резистора имеем:
  { U 1 = I R 1 U 2 = I R 2 {\displaystyle \left\{{\begin{array}{l l}U_{1}=IR_{1}\\U_{2}=IR_{2}\end{array}}\right.}
  Разделив выражение для на выражение для в итоге получаем:
  U 1 U 2 = R 1 R 2 {\displaystyle {\frac {U_{1}}{U_{2}}}={\frac {R_{1}}{R_{2}}}} Таким образом, отношение напряжений U 1 {\displaystyle U_{1}} и U 2 {\displaystyle U_{2}} в точности равно отношению сопротивлений R 1 {\displaystyle R_{1}} и R 2 {\displaystyle R_{2}} .
  Далее
  U 1 = R 1 R 2 U 2 {\displaystyle U_{1}={\frac {R_{1}}{R_{2}}}U_{2}}
  U 1 + U 2 = R 1 R 2 U 2 + U 2 {\displaystyle U_{1}+U_{2}={\frac {R_{1}}{R_{2}}}U_{2}+U_{2}}
  U = (R 1 R 2 + 1) U 2 {\displaystyle U=\left({\frac {R_{1}}{R_{2}}}+1\right)U_{2}}
  Т.е.
  U = (R 1 + R 2 R 2) U 2 {\displaystyle U=\left({\frac {R_{1}+R_{2}}{R_{2}}}\right)U_{2}}
  Откуда:
  U 2 = U R 2 R 1 + R 2 {\displaystyle U_{2}=U{\frac {R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}}

  Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, так, чтобы в расчетах этим сопротивлением, включенным параллельно R 2 {\displaystyle R_{2}} можно было бы пренебречь. Для выбора конкретных значений сопротивлений на практике, как правило, достаточно следовать следующему алгоритму . Сначала необходимо определить величину тока делителя, работающего при отключенной нагрузке. Этот ток должен быть значительно больше тока (обычно принимают превышение от 10 раз по величине), потребляемого нагрузкой, но, однако, при этом указанный ток не должен создавать излишнюю нагрузку на источник напряжения U {\displaystyle U} . Исходя из величины тока, по закону Ома определяют значение суммарного сопротивления R = R 1 + R 2 {\displaystyle R=R_{1}+R_{2}} . Остается только взять конкретные значения сопротивлений из стандартного ряда , отношение величин которых близко́ требуемому отношению напряжений, а сумма величин близка расчетной. При расчете реального делителя необходимо учитывать температурный коэффициент сопротивления , допуски на номинальные значения сопротивлений, диапазон изменения входного напряжения и возможные изменения свойств нагрузки делителя, а также максимальную рассеиваемую мощность резисторов - она должна превышать выделяемую на них мощность.

  Применение

  Делитель напряжения имеет важное значение в схемотехнике. В качестве реактивного делителя напряжения как пример можно привести простейший электрический фильтр , а в качестве нелинейного - параметрический стабилизатор напряжения .

  Делители напряжения использовались как электромеханическое запоминающее устройство в АВМ . В таких устройствах запоминаемым величинам соответствуют углы поворота реостатов. Подобные устройства могут неограниченное время хранить информацию.

  Цепи обратной связи в усилителях

  С помощью резистивного делителя напряжения в цепи обратной связи задаётся коэффициент усиления каскада на

  Делитель тока – устройство позволяющее поделить ток в цепи на две составные части, с целью использования одной из них. Другими словами, делитель тока необходим в том случае, если устройство не рассчитано на большой ток, и нам необходима лишь некоторая часть этого тока.

  Принцип действия делителя тока основан на первом законе Кирхгофа – сумма токов сходящихся в узле равна нулю. Если провести аналогию с водой, то его можно представить как русло реки, которое разветвляется на два более маленьких оттока.

  Для нахождения токов I 1 и I 2 воспользуемся законом Ома , но для начала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного соединения.

  

  Делители тока применяются в измерительных устройствах, например при измерении больших токов. С помощью добавочного сопротивления – “шунта” расширяют предел измерения амперметра. Для этого, шунт подключается параллельно амперметру. В результате, через амперметр протекает ток, зная который, можно найти общий ток, протекающий в цепи. Обычно шунт имеет сопротивление меньше, чем амперметр, для того чтобы значительная часть тока ушла через него.

  

  Выведем коэффициент деления (шунтирования) n . Будем считать, что параметры с индексом 1 принадлежат амперметру (прибору), а параметры с индексом 2 – шунту. Параметры без индексов общие.

  

  Рассмотрим пример.

  Амперметром с пределом измерения 1 А и внутренним сопротивлением 12 Ом, необходимо измерить ток в 3 А. Каким должно быть сопротивление шунта?

  Из формулы для коэффициента шунтирования, выразим R ш

  

  Еще один пример

  Каким станет новый предел измерения амперметра, после его шунтирования сопротивлением в 10 Ом, если старый предел был равен 0,5 А? Сопротивление измерительного механизма амперметра – 25 Ом.

  Посчитаем коэффициент шунтирования

  

  Тогда новый предел измерения амперметра

  Напечатать