La unitat que podem utilitzar per mesurar la diferència de potencial en qualsevol punt s'anomena a Volt . Un volt és una diferència de potencial aplicada a través de la resistència d'1 ohm, i donarà lloc al flux de corrent elèctric des del terminal superior al terminal inferior.
Les diferències de potencial sempre flueixen d'un valor potencial més alt a un valor potencial més baix. També podem definir l'1V com el potencial quan 1 Ampere de corrent es multiplica per 1 ohm de resistència. Per descriure la diferència de potencial, s'utilitza la fórmula de la llei ohm, que és igual a V=IxR .
Segons la llei d'Ohm, el corrent en circuits lineals augmenta amb l'augment de la diferència de potencial. Un circuit que tingui una gran diferència de potencial entre dos punts qualsevol donarà lloc a un flux de corrent més a través d'aquests dos punts en un circuit.
Per exemple, considereu una resistència de 10 Ω i la tensió aplicada al seu extrem és de 8 V. De la mateixa manera, la tensió a l'altre extrem és de 5 V. Així, obtindrem una diferència de potencial de 3V (8V-5V) al terminal de la resistència. Per trobar el corrent a través de la resistència, podem utilitzar la llei d'Ohm. El corrent d'aquest circuit seria de 0,3A.
Si augmentem la tensió de 8V a 40V, la diferència de potencial de la resistència es convertirà en 40V - 5V = 35V. Això donarà lloc a 3,5 A del flux de corrent. Quan la diferència de potencial a través de la resistència augmenta, també es produirà un augment del corrent.
Per mesurar la tensió de qualsevol punt dins d'un circuit, l'hem de comparar amb el punt de referència comú. Normalment utilitzem el pin de 0V o de terra com a punt de referència al circuit per mesurar la diferència de potencial.
Esquema ràpid
- Quina és la diferència de potencial
- Exemple de diferència de potencial
- Xarxa divisora de tensió
- Fórmula del divisor de voltatge
- Exemple de divisor de tensió
- Conclusió
Quina és la diferència de potencial
La diferència de potencial, també coneguda com a tensió, és un concepte bàsic de l'electricitat. Bàsicament descriu la diferència d'energia potencial elèctrica entre dos punts d'un circuit elèctric. La diferència de potencial entre dos punts fa que la càrrega es mogui d'un punt de potencial més alt a un més baix. Això donarà lloc al flux de corrent elèctric. Mesurem la diferència de potencial en volts (V) i és un factor crític per determinar com es comporta l'electricitat en un circuit i com funcionen els dispositius elèctrics.
Exemple de diferència de potencial
A la imatge, el potencial aplicat a través de la resistència en un extrem és de 10 V. El potencial al segon extrem de la resistència és de 5 V.
Per calcular la diferència de potencial a l'extrem de la resistència, resteu el potencial més alt del menor:
La diferència de potencial calculada a través de la resistència és de 5V.
El corrent a la resistència és proporcional al potencial aplicat. Si la diferència de potencial entre dos punts qualsevol és més gran, veureu un gran flux de corrent.
Utilitzeu la llei d'Ohm per trobar el corrent.
Ara, augmenteu el potencial de 10V a 20V a un extrem de la resistència i de 5V a 10V a l'altre extrem. La diferència de potencial es convertirà en 10 V. Utilitzant la llei d'Ohm podeu trobar el corrent a través de la resistència que és de 8 amperes.
La càrrega elèctrica fa que flueixi el corrent elèctric. Però el potencial no es mou ni flueix físicament. El potencial s'aplica a dos punts específics del circuit.
Per trobar la tensió total del circuit, hem de sumar totes les tensions connectades al circuit en sèrie. Això vol dir que quan tens resistències (IN 1 , IN 2 , i EN 3 ) connectats en sèrie, simplement sumeu les seves tensions per trobar la tensió total:
D'altra banda, quan connecteu resistències en paral·lel, la tensió a cada resistència o element segueix sent la mateixa. En paral·lel, la tensió a cada resistència és igual i es pot expressar com:
Xarxa divisora de tensió
Sabem que si connectem diverses resistències en sèrie a través d'una diferència de potencial, una nova circuit divisor de tensió formarà. Aquest circuit divideix la tensió d'alimentació entre les resistències en una relació específica. Cada resistència rep una part de la tensió relativa a la seva resistència.
Aquest principi de circuit divisor de tensió només s'aplica a resistències connectades en sèrie. Si connectem les resistències en paral·lel, es produirà una configuració completament diferent, que s'anomena a xarxa divisoria actual.
Divisió de voltatge
El circuit donat explica el concepte fonamental d'un circuit divisor de tensió. En aquest circuit, diferents resistències estan en sèrie. Hi ha 4 resistències en sèrie anomenades R 1 , R 2 , R 3 , i R 4 . Totes aquestes resistències comparteixen un punt de referència comú que és igual a zero volts o terra.
Quan connecteu resistències en sèrie, la tensió d'alimentació (IN S ) es distribueix per cada resistència. Veureu que cada resistència caurà alguns voltatges. Això vol dir que cada resistència rep una part de la tensió total.
A continuació, utilitzeu la llei d'Ohm per expressar aquest circuit. Segons la definició de la llei d'Ohm, el corrent (I) que flueix per una sèrie de resistències és igual a la tensió d'alimentació (IN S ) dividit per la resistència total (R T ).
L'expressió matemàtica de la llei d'Ohm es dóna com
Ara feu servir la llei d'Ohm i simplement multipliqueu el corrent (jo) amb la resistència (R) valor de cada resistència.
On EN representa la caiguda de tensió.
Després de passar d'un punt a un altre al llarg de la sèrie de resistències, la tensió en cada punt augmenta a mesura que sumeu les caigudes de tensió. Totes les sumes de caigudes de tensió individuals són iguals a la tensió d'entrada del circuit (IN S ) .
No és necessari trobar el corrent total del circuit per trobar la tensió en un punt específic. Podeu utilitzar una fórmula senzilla per calcular la caiguda de tensió en qualsevol punt tenint en compte la resistència de la resistència i el corrent que hi circula. Això simplifica l'anàlisi del circuit i ajuda a comprendre com es distribueix la tensió dins del circuit.
Fórmula del divisor de voltatge
En la fórmula anterior, V(x) representa la tensió, i R(x) és igual a la resistència produïda per aquesta tensió. El símbol RT indica la resistència total en sèrie de les resistències i VS és la tensió d'alimentació.
Fórmula del divisor de voltatge
Considereu el circuit següent per trobar la tensió de sortida del circuit a través de R2 mitjançant la regla del divisor de tensió.
En aquest circuit, el V en indica la tensió d'alimentació. És el corrent que circula pel circuit. Aquest corrent circula en ambdues direccions.
Considerem-ho EN R1 i EN R2 ser la caiguda de tensió de R 1 i R 2 . Com que les resistències donades estan connectades en sèrie, la tensió d'entrada V EN del circuit serà igual a la suma de totes les tensions individuals que cauen contra cada resistència.
Per calcular la caiguda de tensió individual a cada resistència, utilitzeu l'equació de la llei d'Ohm:
De la mateixa manera, per a la resistència R 2
A la imatge, podem veure que la tensió a R 2 és V FORA . Aquesta tensió de sortida es pot donar com:
A partir de l'equació anterior, podem calcular la tensió d'entrada V EN .
Per calcular el corrent total en termes de V fora tensió, utilitzeu el V anterior fora equació.
Així que el V fora l'equació es convertirà en:
Considereu ara un circuit divisor de tensió múltiple que conté múltiples sortides a través de les resistències.
L'equació de sortida es convertirà en:
Aquí, a l'equació anterior, el EN X és la tensió de sortida.
R X és la suma de totes les resistències connectades al circuit.
Els valors possibles de R X són:
Si EN representa la tensió d'alimentació. Aleshores les possibles tensions de sortida es donen com:
A partir de les equacions anteriors, podem concloure que la tensió caiguda a través de les resistències connectades en sèrie és proporcional al valor o magnitud de la resistència. Segons la llei de voltatge de Kirchhoff, la tensió caiguda a totes les resistències donades ha de ser igual a la tensió d'entrada de la font.
Així, podeu trobar la caiguda de tensió de les resistències mitjançant la fórmula del divisor de tensió.
Exemple de divisor de tensió
Considereu un circuit divisor de tensió amb tres resistències en sèrie, produint dues tensions de sortida a partir de a 240 V subministrament. Els valors de la resistència són els següents:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
La resistència equivalent del circuit es calcula com:
Ara, les dues tensions de sortida es determinen de la següent manera:
El corrent al circuit ve donat per:
Per tant, les caigudes de tensió a cada resistència són les següents:
Conclusió
Un divisor de tensió és un circuit passiu fonamental utilitzat en electrònica. Aquest circuit pot reduir la tensió de sortida en relació a la tensió d'entrada. Podeu aconseguir aquesta reducció de tensió després de connectar múltiples resistències en sèrie. El valor de la resistència depèn del valor de caiguda de tensió que vulgueu aconseguir. Aquestes resistències crearan una fracció de tensió fixa determinada per les relacions de resistències.
Les resistències són elements importants del circuit, ja que poden limitar la tensió del circuit segons la llei d'Ohm. Les resistències en sèrie tenen un corrent constant a través de cada resistència. Podeu calcular i mantenir una tensió constant mentre dissenyeu circuits electrònics amb l'ajuda d'una fórmula divisora de tensió.