Что такое последовательная цепь сопротивлений называется делителем

Почему последовательная цепь сопротивлений называется делителем напряжений и как он работает.

Чтобы понять, почему именно последовательную цепь, состоящую из электрических сопротивлений, называют делителем напряжений давайте с Вами разберемся в основах электрофизики. Хотя, если вдуматься в само название этого вопроса, можно и самому догадаться, что если имеется последовательная цепь из резисторов, то на каждом из них по идее должно оседать какая-то определённая часть электрического напряжения. Следовательно, мы как бы делим одно общее напряжение на некоторые его части, величина которых нам нужна для каких-то своих нужд.

Итак, электрическое напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя различными точками. Если взять обычный резистор (имеющее некоторое сопротивление, пусть 10 Ом), и к нему приложить напряжение, к примеру величиной в 12 вольт, то через резистор потечет электрический ток величиной в 1,2 ампера (по закону ома мы напряжение делим на сопротивление). При этом если щупами вольтметра прикоснутся к выходу источника питания, а потом непосредственно к нашему резистору, то убедимся, что напряжение будут совпадать (возможно с очень малой разницей по причине оседания напряжения на самих проводах, если они достаточно длинны).

Теперь вместо одного резистора на 10 Ом мы поставим два последовательно соединенных резистора, каждый из которых по 5 Ом (при последовательном соединении сопротивлений их номиналы слаживаются). Подсоединив всё тот же блок питания на 12 вольт и измерив напряжение на каждом из резисторов мы увидим что напряжение поделилось поровну. На каждом резисторе осело ровно по 6 вольт. Это потому что сопротивления одинаковой величины. Если мы поставили три одинаковых резистора то и напряжение разделилось бы поровну на три части (по 4 вольта). Ну думаю смысл деления понятен.

А что если резисторы будут разной величины (соединение их также последовательное) ? Тогда электрическое напряжение поделится прямо пропорционально их сопротивлению. Узнать на каком какое осядет напряжения можно либо просто измерив его вольтметром, либо же путём применения формулы закона Ома, но для этого мы должны знать силу тока, что будет протекать по этой последовательной цепи. И чтобы узнать напряжение на резисторе нужно силу тока (в Амперах) умножить на его сопротивление (в Омах). Ну, и так для каждого резистора, где нужно узнать напряжение.

На примере последовательно соединённых резисторов мы увидели сам принцип деления напряжения. Более распространенным вариантом делителя напряжения является использование переменного (подстроечного) резистора, имеющего три вывода (два основных, имеющие общее сопротивление данного резистора и один вывод, идущий от ползунка, смещающегося между этими двумя основными). В схемах делителя напряжения его подключают так: один вывод (из основных) является общим, второй из основных является местом, куда прилаживается общее напряжение, ну, а с вывода, идущего от ползунка, относительно общего провода, снимается более низкое напряжение, величину которого можно выставить ручкой этого переменного резистора. Данный вариант делителя напряжения повсеместно используется в регуляторах громкости, тембра и т.д.

Итак, мы выяснили, что приложенное электрическое напряжение на цепочку последовательно соединенных резисторов будет делится пропорционально сопротивлению, которым обладает каждый из них. Может возникнуть вопрос (если коснуться практического применения делителя напряжения в конкретных схемах), а что при этом сопротивления могут быть совсем разные? Для получения нужной величины именно напряжения, то да, лишь бы соблюдался принцип пропорциональности. Но вот если в схеме имеет значение сила тока, текущего через этот самый делитель напряжения, то тут уж величина сопротивлений имеет значение.

Допустим нам нужно использовать делитель напряжения для регулируемого блока питания. В обычной схеме такого блока питания имеется параметрический стабилизатор в виде опорного стабилитрона. Стабилитроны не рассчитаны на большие токи (через них в рабочем состоянии протекают десятки миллиампер). Следовательно параллельно подключенный к стабилитрону делитель напряжения (в виде обычного переменного резистора) также не будет пропускать через себя большие токи. Посему номинал переменного резистора для делителя напряжения берется обычно в пределах 1-10 килоОм.

В электрических схемах делители напряжения встречаются на каждом шагу. Именно эти делители позволяют получать нужное значения электрического напряжения в тех или иных узлах схемы. В более простом варианте роль данного делителя выполняют обычные постоянные и переменные резисторы. Хотя при усложнении схемы уже могут использоваться цифровые варианты и аналоги, что дает свои преимущества.

Источник

Что такое последовательная цепь сопротивлений называется делителем

1. Ток, напряжение, мощность и энергия электрической цепи.Электрический ток – упорядоченное движение электрических зарядов под действием сил электромагнитного поля. Под термином ток подразумевают не только явление, но и его интенсивность, силу тока. Если через поперечное сечение проводника за время ∆t проходит заряд ∆q, то ток .Ток – скалярная величина. Говорить о положительном или отрицательном токе можно лишь по отношению к выбранному заранее ориентиру (условно положительное направление тока) и показывать с помощью стрелки на схеме. Если i(t)>0, то ток совпадает с выбранным условно положительным. Постоянный ток обозначается I(не зависит от времени), переменный ток – i(t). Перенос заряда по проводнику связан с затратами энергии. Для количественной оценки этих затрат вводится понятии напряжение, которое численно равно затраченной энергии на перенос частичного заряда из одной точки в другую (разность потенциалов). . Напряжение – тоже скалярная величина. Говоря о положительном или отрицательном напряжении можно лишь относительно выбранного заранее ориентира, который называется условно положительной полярностью. Если u(t)>0, то полярность была выбрана правильно. Удобно выбирать условно положительную полярность согласовано с условно положительным направлением тока. Будем считать, что ток идёт от минуса к плюсу. Энергия определяется: В пассивных цепяхw(t)>=0. Мощность – это скорость изменения энергии: . Приp(t)>0 происходит поступление энергии от источника к цепи (генерирование энергии). При p(t) i(t)=(u₀(t)-u(t))/R₀. 2) Желаемая цепь: По I закону Кирхгофа i_x-i_G-i=0 => i=ix-G_xu. Если i_x=U₀/R₀ и G_x=1/R₀, то цепи будут эквивалентны. Для того, чтобы преобразовать источник напряжения с последовательно включённым сопротивлением в эквивалентный источник тока, необходимо: вместо источника напряжения включить источник тока, направление которого направить в сторону плюса источника напряжения, а последовательное сопротивление включить параллельно. Величину источника взять i_ист=U/R. Обратное преобразование очевидно. Привести пример.

4. R-элемент электрической цепи. Вольтамперная и энергетические характеристики R-элемента. Идеальный R-элемент – элемент цепи, единственным электромагнитным процессом которого является необратимое преобразование электромагнитной энергии в тепло, а электрическое и магнитное поля отсутствуют. Близкими свойствами к R-элементу обладают резистор, нагревательные элементы, реостаты… Закон Ома: u(t)=Ri(t)=>R=u(t)/i(t) [Ом]. i(t)=Gu(t), где G=1/R, [G]=Ом -1 =См (Сименс). 1) Линейный R-элемент(R=const). 2) Нелинейный R-элемент(R=f(i(t))).Tgα

R. В линейномR-элементе форма тока и форма напряжения совпадают. Мощность p(t)=u(t)i(t)=Ri 2 (t)=Gu 2 (t) [Вт]. P_R(t)>=0 (Энергия R-элемента не убывает, R – пассивный элемент).

5. L-элемент электрической цепи. Вольтамперная и энергетические характеристики L-элемента. Идеальный L-элемент – такой элемент, единственным электромагнитным процессом которого является накопление энергии в магнитном поле, а потери на тепло и электрическое поле отсутствуют. Близкими свойствами обладает катушка индуктивности, работающая на не очень высоких частотах. Протекание тока вызывает магнитное поле. Ф(t) – магнитный поток. N – число витков. Вебер-амперная характеристика: Потокосцепление ψ(t)=Ф(t)N=Li(t) [Вб] (Вебер). Индуктивность L=ψ(t)/i(t) [Гн] (Генри) (Гн=Вб/А) Вольтамперная характеристикаL-элемента устанавливается с помощью закона электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла: Если замкнутый контур пересекает переменный во времени магнитный поток, то на зажимах контура наводится ЭДС, равная скорости изменения потокосцепления и имеющая такую полярность, чтобы ток, вызываемый этой ЭДС препятствовал изменению наводящего его потоку. ξ =-dψ/dt Напряжение на L-элементе определяется не током, а скоростью его изменения. Если i=const, то u=0.(на схеме L-элемент заменяется проводником). u= dψ/dt, u=Ldi/dt. Напряжение и ток не совпадают друг с другом.Энергия .L – пассивный элемент. Мощность p(t)=Lidi/dt. При p(t)>0, i>0, di/dt>0 происходит накопление энергии в магнитное поле. При p(t) 0, di/dt c=q/u(t) [Ф](Фарад) – ёмкость. 1) Линейный C-элемент (c=const) 2) Нелинейный C-элемент (c=f(u(t))) Вольтамперная характеристика: I(t)=dq/dt=cdu/dt Если u(t)=const, то i=0. I_{проводника} – ток проводимости; i_д/э – ток смещения; i_пр=i_см. Напряжение Энергия С – пассивный элемент.Мощность p(t)=ui=ucdu/dt. При p(t)>0 происходит накопление энергии электрического поля. При p(t) к =U₀₁+U₀₂-сумма источников напряжений, имеющихся в первом контуре. Знак этих напряжений определяется по второму закону Кирхгофа с учётом переноса их вправо.

12.Метод узловых напряжений.

МУН является вторым основным методом анализа элю цепей произвольного вида. Он удобнее метода контурных токов для расчёта не плоских цепей. В этом методе за неизвестные принимаются потенциалы узлов относительно одного из них, потенциал его – ноль, этот узел называется опорным, базисным.

Будем предполагать, что потенциал всех узлов больше, чем 0.

G₁₁=G₁+G₂-собственная проводимость первого узла, равная сумме проводимостей всех ветвей, подключённых к первому узлу.

G₁₂=-G₂-взаимная проводимость между первым и вторым узлами, равная сумме проводимости ветвей непосредственно соединяющих первый узел со вторым, взятая со знаком минус.

I₁ у =I₀₁+I₀₂-сумма Источнико тока, подключённых к первому узлу, к узлу – с плюсом, от узла – с минусом.

Источник