Делитель напряжения

Делить...всем Вам знакомо это слово. Делить водку, делить бабло, делить хавку :-) А вот кто-нибудь из Вас делил когда-нибудь напряжение? Думаю, таких мало.  Ну что же, давайте разберемся, как можно его поделить.

Для того, чтобы поделить напряжение, нам нужно всего-навсего два и более резисторов.  Для начала рассмотрим вот такой рисуночек:

Наш схемка состоит из двух резисторов, подключенных последовательно. На эти резисторы подается напряжение, оно может быть как переменное, так и постоянное. Назовем его U. Ну вот пропускаем мы напряжение через эти резисторы и нас сразу же заработал Закон Ома.  Мы знаем, если резисторы соединены последовательно, то их  Сопротивление  будет равняться сумме их номиналов. То есть получается, что

I=U/R_общее, где R_общее=R1+R2

то есть можно написать

I=U/(R1+R2)

При последовательном соединении резисторов, сила тока - I, проходящая через каждый резистор одинакова - это есть закон последовательного соединения резисторов, вам его надо бы запомнить, иначе можно вообще не лезть в электронику :-). Так, разобрались. Но у нас каждый резистор обладает своим каким то сопротивлением. Отсюда напрашивается вывод из Закона Ома, что и на каждом сопротивлении у нас будет абсолютно разное напряжение, все зависит от закона Ома.

На сопротивлении R1  у нас будет напряжение U1, а на сопротивлении R2  у нас будет напряжение U2

I=U2/R2=U1/R1=U/(R1+R2)

Давайте найдем значения U1 и U2. Думаю, все учились в школе, и сможете без проблем решить эту уравнение. Умножаем, сокращаем, материмся и бошку ломаем, и в конце концов получаем, что

U1=UxR1/(R1+R2)

U2=UxR2/(R1+R2)

А вы знаете, что если сложить правые части уравнения, получим U ? Не верите? Проверьте! Отсюда получаем, что U=U1+U2. Короче говорю простым языком чайника: если резисторы включены в цепь последовательно, то на каждом резисторе падает напряжение (падает, значит на концах резистора имеется это напряжение) и сумма падений напряжений на всех резисторах будет равняться напряжению источника (батарейки, блока питания или какого-нибудь генератора напряжения). Мы тупо разделили напряжение источника U на два  разных напряжения U1 и U2.

R1 и R2  - это условные обозначения резисторов. Если допустим у нас источник напруги 50 Вольт, и нам надо закрутить 5 вольтовый вентилятор от компа, то  измеряем сопротивление обмотки вентилятора и высчитываем по формуле, какой резистор цеплять последовательно к  вентилятору. Думаю, с этим все понятно. Формулы есть, оперируйте с ними.

Итак у нас имеются вот такие два резистора и наш любимый мультик:

Замеряем сопротивление мелкого резистора, R1=109,7 Ом.

Замеряем сопротивление толстого резистора R2=52,8 Ом.

Выставляем на блоке питания ровненько 10 Вольт, замеряем напругу с помощью мультика (не смотрите на показания блока питания, он обладает бОльшей погрешностью, чем мультик) .

Цепляемся блоком питания за эти два резистора, запаянные последовательно, напомню, что на блоке ровно 10 Вольт. Показания амперметра на блоке тоже немного неточны, силу тока мы будем замерять с помощью мультика тоже.

Замеряем напругу на толстом резисторе. На толстом резисторе падает напруга 3,21 Вольт.

Замеряем напругу на тонком резисторе. На тонком резисторе падает напруга 6,77 Вольт

Ну что, с математикой думаю у всех в порядке. Складываем эти два значения напряжения 3,21+6,77 =9,98 Вольт. А куда делись еще 0,02 Вольта? Они упали на сопротивлении щупов, они ведь тоже обладают сопротивлением, если вы помните.  Вот наглядный пример того, чтобы мы смогли разделить напряжение на два разных напряжения.

Давайте же  и убедимся, что сила тока при последовательном соединении резисторов везде одинакова. 0,04 А или 40 мА.

Ну, убедились? :-)

Для того, чтобы делить напряжение плавно, человек изобрел очень удобную вещь, переменный резистор.

Принцип такой: между двумя крайними контактами постоянное сопротивление, сопротивление относительно среднего контакта по отношению к крайним может меняться  в зависимости от того, куда мы будем крутить крутилку этого переменного резистора. Этот резистор рассчитан на мощность 1Вт и сопротивление 330 Ом. Давайте же глянем, как он будет делить напряжение!

Так как мощность небольшая , всего 1 Вт, то не будем нагружать его большой напругой, формула мощности P=IхU.  Ток потребления из закона Ома I=U/R. Значит, этот переменный резистор может делить только маленькое напряжение при маленьком сопротивлении нагрузки и наоборот. Главное, чтобы значение мощности этого  резистора не вышло за грани. Поэтому я буду делить напряжение в 1 Вольт.

Для этого выставляем на блоке напругу в 1 Вольт и цепляемся к нашему резику по крайним контактам.

Крутим крутилку в каком-нибудь произвольном направлении и останавливаем ее. Замеряем напругу между левым и средним контактом:

Замеряем напругу между средним и правым контактом

Суммируем напругу  и получаем 0,34+0,64=0,98 вольт. 0,02 Вольта опять потеряли на щупах. 

Такие переменные резисторы используются для добавления громкости на ваших колонках от компа, на радиоприемниках, а также на допотопных ТВ.

В настоящее время делители напряжения создаются с помощью абсолютно других законов электроники. Это может быть полупроводниковые схемы или даже схемы с использованием микроконтроллеров. Но, если требуется быстро получить делитель напряжения и изменять малую мощность напряжения или сигнала в электронике, то делитель напряжения  на резисторах вам пригодится как нельзя кстати.

Читайте также