w przeciwieństwie do prądu przepływającego wokół zamkniętego obwodu elektrycznego w postaci ładunku elektrycznego, różnica potencjałów nie porusza się ani nie przepływa.
Jednostka różnicy potencjałów generowana pomiędzy dwoma punktami nazywa się Woltem i jest ogólnie definiowana jako różnica potencjałów spadająca na stałą rezystancję jednego oma z przepływającym przez nią prądem o natężeniu jednego Ampera.
innymi słowy, 1 Volt równa się 1 amper razy 1 Ohm, lub powszechnie V = i*R.,
Prawo Ohma mówi, że dla obwodu liniowego przepływający przez niego prąd jest proporcjonalny do różnicy potencjałów w jego obrębie, więc im większa różnica potencjałów w dowolnych dwóch punktach, tym większy będzie przepływający przez niego prąd.
na przykład, jeśli napięcie po jednej stronie rezystora 10Ω mierzy 8V, a po drugiej stronie rezystora mierzy 5V, to różnica potencjałów w rezystorze wynosiłaby 3V ( 8 – 5), powodując przepływ prądu 0,3 A.,
gdyby jednak napięcie po jednej stronie wzrosło z 8V do powiedzmy 40V, różnica potencjałów w rezystorze wynosiłaby teraz 40V – 5V = 35V powodując przepływ prądu 3,5 A. Napięcie w dowolnym punkcie obwodu jest zawsze mierzone w odniesieniu do punktu wspólnego, na ogół 0V.
dla obwodów elektrycznych, potencjał ziemi lub ziemi jest zwykle brany za zero woltów (0V) i wszystko jest odniesione do tego punktu wspólnego w obwodzie. W teorii jest to podobne do pomiaru wysokości., Mierzymy wysokość wzgórz w podobny sposób, mówiąc, że poziom morza jest na zero stóp, a następnie porównujemy inne punkty wzgórza lub góry do tego poziomu.
w bardzo podobny sposób możemy nazwać punkt wspólny w obwodzie zero woltów i nadać mu nazwę uziemienia, zero woltów lub ziemi, wtedy wszystkie inne punkty napięcia w obwodzie są porównywane lub odniesione do tego punktu uziemienia. Zastosowanie wspólnej płaszczyzny lub punktu odniesienia w schematach elektrycznych pozwala na prostsze rysowanie obwodu, ponieważ rozumie się, że wszystkie połączenia do tego punktu mają ten sam potencjał., Na przykład:
różnica potencjałów
ponieważ jednostkami miary różnicy potencjałów są wolty, różnica potencjałów nazywana jest głównie napięciem. Poszczególne napięcia połączone szeregowo można sumować, aby dać nam „całkowitą sumę napięcia” obwodu, jak pokazano w tutorialu Rezystory w serii. Napięcia między komponentami, które są połączone równolegle, zawsze będą miały taką samą wartość, jak w przypadku rezystorów w samouczku równoległym, na przykład.,
dla szeregowych napięć podłączonych:
dla równoległych napięć podłączonych:
przykład różnicy potencjałów No1
korzystając z prawa Ohma, prąd przepływający przez rezystor można obliczyć w następujący sposób:
Oblicz prąd przepływający przez rezystor 100ω, który ma jeden z zacisków podłączony do 50 woltów, a drugi terminal podłączony do 30 woltów.
napięcie na zacisku A jest równe 50V, a napięcie na zacisku B jest równe 30v., Dlatego napięcie na rezystorze jest podane jako:
VA = 50V, VB = 30v, dlatego VA – VB = 50 – 30 = 20V
napięcie na rezystorze wynosi 20v, następnie prąd przepływający przez rezystor jest podany jako:
I = VAB ÷ R = 20V ÷ 100ω = 200mA
sieć rozdzielacza napięcia
wiemy z poprzednich samouczków, że łącząc Rezystory szeregowo w całej różnicy potencjałów, możemy stworzyć Obwód dzielnika napięcia, który da stosunek napięć dla każdego rezystora w odniesieniu do napięcia zasilania w całej kombinacji.,
wytwarza to coś, co zwykle nazywa się siecią rozdzielacza napięcia i dotyczy tylko rezystorów połączonych ze sobą szeregowo, ponieważ jak widzieliśmy w poradniku Rezystory w Parallel, Rezystory połączone ze sobą równolegle wytwarzają coś, co nazywa się siecią rozdzielacza prądu. Rozważ obwód serii poniżej.,
podział napięcia
układ pokazuje zasadę obwodu dzielnika napięcia, w którym napięcie wyjściowe spada na każdy Rezystor w łańcuchu szeregowym, przy czym Rezystory R1, R2, R3 i R4 odnoszą się do pewnego wspólnego punktu odniesienia (Zwykle zero woltów).
Tak więc dla dowolnej liczby rezystorów połączonych szeregowo, dzieląc napięcie zasilania VS przez rezystancję całkowitą, RT da prąd płynący przez gałąź szeregową jako: I = VS / RT, (Prawo Ohma)., Następnie poszczególne spadki napięcia na każdym rezystorze można po prostu obliczyć jako: V = i * R, gdzie R oznacza wartość rezystancji.
napięcie w każdym punkcie, P1, P2, P3 itd. zwiększa się zgodnie z sumą napięć w każdym punkcie aż do napięcia zasilania, Vs i możemy również obliczyć poszczególne spadki napięcia w dowolnym punkcie bez uprzedniego obliczenia prądu obwodu za pomocą następującego wzoru.,
wzór dzielnika napięcia
gdzie V(x) to napięcie, które należy znaleźć, R(x) to rezystancja wytwarzająca napięcie, RT to całkowita rezystancja szeregowa, A VS to napięcie zasilania.
przykład różnicy potencjałów No2
w powyższym obwodzie cztery rezystory o wartościach, R1 = 10ω, R2 = 20ω, R3 = 30ω i R4 = 40ω są podłączone do zasilania 100 V DC. Korzystając z powyższego wzoru, obliczono spadki napięcia w punktach P1, P2, P3 i P4, a także indywidualne spadki napięcia na każdym rezystorze w łańcuchu szeregowym.,
1. Napięcia w różnych punktach są obliczane jako:
2. Poszczególne spadki napięcia na każdym rezystorze są obliczane jako:
używając tego równania możemy powiedzieć, że napięcie spadające na dowolny Rezystor w obwodzie szeregowym jest proporcjonalne do wielkości rezystora, a całkowite napięcie spadające na wszystkie rezystory musi być równe źródłu napięcia zdefiniowanemu przez prawo Kirchhoffa., Tak więc, używając równania dzielnika napięcia, dla dowolnej liczby rezystorów szeregowych można znaleźć spadek napięcia na dowolnym pojedynczym rezystorze.
do tej pory widzieliśmy, że napięcie jest przyłożone do rezystora lub obwodu i że prąd przepływa przez obwód i wokół niego. Jest jednak trzecia zmienna, którą możemy zastosować również do rezystorów i sieci rezystorowych. Moc jest iloczynem napięcia i prądu, a podstawową jednostką miary mocy jest Wat.,
w następnym tutorialu o rezystorach zbadamy moc rozpraszaną (zużywaną) przez rezystancję w postaci ciepła i że całkowita moc rozpraszana przez obwód rezystancyjny, czy to szeregowy, równoległy, czy kombinacja tych dwóch, po prostu dodamy moce rozpraszane przez każdy Rezystor.
