Дільник напруги на резисторах, конденсаторах і індуктивностях

З метою отримання фіксованого значення напруги, рівного частці від початкового значення, в електричних ланцюгах застосовують подільники напруги. Подільники напруги можуть складатися з двох або більше елементів, якими можуть служити резистори або реактивні опору (конденсатори або котушки індуктивності).

У найпростішому вигляді дільник напруги представляється парою ділянок електричного кола, з’єднаних послідовно один з одним, які і називаються плечима подільника. Верхнім плечем називається ту ділянку, який розташований між точкою позитивного напруги і вибраним пунктом з’єднання ділянок, а нижнім плечем – ділянку між точкою з’єднання (вибраним пунктом, нульовою точкою) і загальним проводом.

Подільники напруги на резисторах

Звичайно, подільники напруги можуть застосовуватися як в ланцюгах постійного струму, так і в ланцюгах струму змінного. Подільники на резисторах підходять і для тих, і для інших ланцюгів, проте використовуються вони тільки в ланцюгах низької напруги. Для живлення пристроїв подільники напруги на резисторах не застосовують.

У найпростішому вигляді резистивний дільник напруги складається всього з пари резисторів, з’єднаних послідовно. Ділене напруга подається на дільник, в результаті на кожному резисторі падає певна частка цієї напруги, пропорційна номіналу резистора. Сума падінь напруг дорівнює тут напрузі подається на дільник.

Відповідно до закону Ома для ділянки електричного кола, на кожному резисторі падіння напруги буде прямо пропорційно току і величиною опору резистора. А згідно з першим правилом Кірхгофа, струм через даний ланцюг буде всюди один і той же. Так, на кожен резистор припадуть падіння напруги:

І напруга на кінцях ділянки кола дорівнюватиме:

А струм в ланцюзі дільника складе:

Тепер якщо підставити вираз для струму в формули для падінь напруг на резисторах, то отримаємо формули для знаходження величин напружень на кожному з резисторів дільника:

Використовуючи дільник напруги на резисторах для тих чи інших цілей, важливо розуміти, що приєднана до одного з плечей дільника навантаження, будь то вимірювальний прилад або що-небудь інше, повинна мати власний опір значно більше, ніж загальний опір резисторів, що утворюють дільник. В іншому випадку опір навантаження саме повинно враховуватися в розрахунках, будучи розглянуто як паралельний плечу резистор, що входить до складу дільника.

Приклад: є джерело постійної напруги 5 вольт, необхідно підібрати до нього резистори для дільника напруги, щоб знімати з дільника вимірювальний сигнал величиною в 2 вольта. Допустима розсіюється на дільнику потужність не повинна перевищувати 0,02 Вт.

Рішення: Нехай максимальна потужність, що розсіюється на дільнику, дорівнює 0,02 Вт, тоді мінімальна загальна опір подільника при 5 вольтах знайдемо із закону Ома, воно вийде одно 1250 Ом. Нехай 1,47 кОм – обраний нами загальний опір подільника, тоді 2 вольта впаде на 588 Омасі. Виберемо постійний резистор на 470 Ом і змінний на 1 кОм. Встановимо на змінному резисторі значення в 588 Ом.

Подільники напруги на резисторах широко застосовуються сьогодні в електронних схемах. На цих схемах значення величин резисторів для подільників вибираються виходячи з параметрів активних елементів схем. Як правило, подільники стоять в вимірювальних ланцюгах схем, в ланцюгах зворотного зв’язку перетворювачів напруги і т. Д. Мінус таких рішень полягає в тому, що резистори розсіюють на собі потужність у вигляді тепла, проте доцільність виправдовує ці малі втрати енергії.

Подільники напруги на конденсаторах

У ланцюгах змінного струму, в високовольтних схемах, застосовують подільники напруги на конденсаторах. Тут використовується реактивний характер опору конденсаторів в ланцюгах змінного струму. Величина реактивного опору конденсатора в колі змінного струму залежить від електроємна конденсатора і від частоти напруги. Ось формула для знаходження цього опору:

Формула свідчить про те, що чим більше електроємність конденсатора – тим його реактивне (ємнісний) опір менше і чим вище частота – тим так само менше реактивний опір. Такі подільники використовуються у вимірювальних схемах ланцюгів змінного струму, падіння напруги на плечах вважається аналогічно нагоди з постійними активними опорами (резисторами, див. Вище).

Гідність конденсаторів, що застосовуються в делителях, полягає в тому, що розсіювання енергії у формі тепла виходить мінімальним, і залежить тільки від якості діелектрика.

Дільник напруги на індуктивності

Індуктивний дільник напруги – ще один вид подільників, які застосовуються у вимірювальній електроніці змінного струму, особливо в низьковольтних схемах, що працюють на високих частотах. Опір котушок для змінного струму високої частоти носить переважно реактивний (індуктивний) характер, воно знаходиться за формулою:

Формула свідчить про те, що чим більше індуктивність і чим вище частота – тим вище опір котушки змінному струмі. Тут важливо розуміти, що провід котушки має активний опір, тому потужність, що розсіюється у вигляді тепла, властива делителю на індуктивностях, значно вище, ніж у подільників на конденсаторах.

Андрій повну

Ссылка на основную публикацию