현재 분배기

부품 및 재료

<울>

계산기(또는 계산을 위한 연필과 종이)

6볼트 배터리

1KΩ ~ 100kΩ 값의 다양한 저항기

상호 참조

전기 회로의 교훈 , 1권, 6장:"분배 회로와 키르히호프의 법칙"

학습 목표

<울>

전압계 사용 방법을 설명하기 위해

전류계 사용 방법 설명

저항계 사용법을 설명하기 위해

옴의 법칙을 사용하는 방법을 설명하기 위해

Kirchhoff의 현행법칙(KCL)을 사용하는 방법을 설명하기 위해

전류 분배기 디자인을 사용하는 방법을 설명하기 위해

개략도

그림

일반적으로 단일 터미널 스트립 나사 아래에 2개 이상의 와이어를 고정하는 것은 부적절한 것으로 간주됩니다.

이 그림에서는 이 스트립에 사용된 가장 오른쪽 러그의 상단 나사에 연결된 세 개의 와이어를 보여줍니다.

이것은 (현재 합산의 개념을 쉽게 증명하기 위해 수행됩니다. 회로 노드에서) 전문 조립 기술을 나타내지 않습니다.

"자유 형식" 건설 방법의 비전문적 특성은 더 이상 언급할 가치가 없습니다.

지침

다시 한 번, 동일한 회로를 구성하는 다양한 방법인 브레드보드, 터미널 스트립 및 "자유 형식"을 보여줍니다.

이러한 모든 구성 형식을 실험하고 각각의 장점과 단점을 숙지하십시오.

저항기 분류에서 3개의 저항기를 선택하고 저항계로 각각의 저항을 측정합니다.

회로 계산에 참고할 수 있도록 이 저항 값을 펜과 종이로 기록해 두십시오.

그림과 같이 3개의 저항을 병렬로 연결하고 6볼트 배터리를 사용하여 연결합니다.

저항을 연결한 후 전압계로 배터리 전압을 측정하고 이 전압 수치도 종이에 기록합니다.

이 전압은 무부하 상태와 약간 다를 수 있으므로 저항 회로에 전원을 공급하는 동안 배터리 전압을 측정하는 것이 좋습니다.

3개의 저항기 각각의 전압을 측정합니다. 무엇을 눈치채셨나요? 직렬 회로에서 전류 주어진 시간에 모든 구성 요소에서 동일합니다.

병렬 회로에서 전압 모든 구성 요소 간의 공통 변수입니다.

옴의 법칙(I=E/R)을 사용하여 각 저항에 흐르는 전류를 계산한 다음 디지털 전류계로 전류를 측정하여 이 계산된 값을 확인합니다.

저항기의 양극(+) 끝이 서로 연결되는 지점에 전류계의 빨간색 프로브를 놓고 한 번에 하나의 저항기 와이어를 들어올려 미터기의 검은색 프로브를 들어올린 와이어에 연결합니다.

이러한 방식으로 전류의 크기와 극성을 모두 기록하면서 각 저항 전류를 측정합니다. 이 그림에서는 R₁을 통해 전류를 측정하는 데 사용되는 전류계를 보여줍니다. :

이전에 계산된 전류 수치와 비교하여 3개의 저항 각각에 대한 전류를 측정합니다.

그림과 같이 디지털 전류계가 연결된 상태에서 세 표시는 모두 음이 아니라 양수여야 합니다.

이제 전류계의 빨간색 프로브를 회로의 동일한 지점에 유지하되 배터리의 양극(+) 쪽으로 연결되는 와이어를 분리하고 검은색 프로브에 접촉하여 총 회로 전류를 측정합니다.

전류계로 표시된 전류의 크기와 부호를 모두 기록하십시오. 이 수치를 (대수적으로) 3개의 저항 전류에 더하십시오.

Kirchhoff의 전압 법칙 실험과 유사한 결과에서 무엇을 알 수 있습니까? Kirchhoff의 전류 법칙은 회로의 한 지점(노드)에서 전류가 "합산"되는 것입니다. Kirchhoff의 전압 법칙은 전압이 직렬 루프에 추가되는 것과 같습니다. 두 경우 모두 대수 합은 0입니다.

이 법칙은 회로의 수학적 분석에도 매우 유용합니다. Kirchhoff의 전압 법칙과 함께 회로의 여러 변수를 설명하는 방정식을 생성할 수 있으며, 이 방정식은 다양한 수학적 기술을 사용하여 풀 수 있습니다.

이제 4개의 전류 측정값을 모두 양수로 간주합니다. 처음 3개는 각 저항을 통과하는 전류를 나타내고 네 번째 3개는 총 회로 전류를 3개의 "분기" 전류의 양의 합으로 나타냅니다. 각 저항(분기) 전류는 전체 전류의 일부 또는 백분율입니다. 이것이 병렬 저항 회로를 종종 전류 분배기라고 부르는 이유입니다. .

나머지 회로에서 배터리를 분리하고 병렬 저항의 저항을 측정합니다.

모든에서 전체 저항을 읽을 수 있습니다. 개별 저항기 단자의 값과 동일한 표시를 얻습니다. 개별 저항기 값보다 작은 값이 됩니다.

이것은 전기를 처음 배우는 학생들에게 종종 놀라운 일입니다. 어느 하나에 저항계를 연결할 때 정확히 동일한 (총) 저항 수치를 읽는다는 것입니다. 병렬 연결된 저항기의 집합입니다.

그러나 전기적 공통성 측면에서 병렬 회로의 점을 고려하면 의미가 있습니다.

모든 병렬 구성 요소는 두 세트의 전기 공통 지점 사이에 연결됩니다.

미터는 직접 연결하여 공통 지점을 구분할 수 없으므로 한 저항의 저항을 읽는 것은 모든 저항을 읽는 것과 같습니다.

전압의 경우에도 마찬가지이므로 배터리 단자에서 직접 읽을 수 있는 것처럼 쉽게 저항기 중 하나에서 배터리 전압을 읽을 수 있습니다.

배터리 전압(이전 측정)을 이 총 저항 수치로 나누면 측정된 수치와 거의 일치하는 총 전류(I=E/R) 수치를 얻을 수 있습니다.

전체 전류에 대한 저항 전류의 비율은 개별 저항에 대한 전체 저항의 비율과 같습니다.

예를 들어, 10kΩ 저항이 총 저항이 1kΩ인 전류 분배기 회로의 일부인 경우 해당 저항은 총 전류 값에 관계없이 총 전류의 1/10을 전도합니다.

컴퓨터 시뮬레이션

SPICE 노드 번호가 있는 도식:

SPICE 시뮬레이션의 전류계는 실제로 전자 흐름 경로에 삽입된 제로 전압 소스입니다.

전압 소스 V_ir1을 확인할 수 있습니다. , V_ir2 , 및 V_ir3 넷리스트에서 0볼트로 설정됩니다. 전자가 이러한 "더미" 배터리 중 하나의 음극으로 들어가 양극 밖으로 나오면 배터리의 현재 표시가 양수가 됩니다.

즉, 이러한 0볼트 소스는 배터리 기호의 긴 라인 쪽에 빨간색 프로브가 있고 짧은 라인 쪽에 검은색 프로브가 있는 전류계로 간주되어야 합니다.

Netlist(다음 텍스트를 포함하는 텍스트 파일 만들기, 그대로):

<사전>전류 분배기 v1 1 0 r1 3 0 2k r2 4 0 3k r3 5 0 5k 바이탈 2 1 DC 0 vir1 2 3 dc 0 vir2 2 4 dc 0 vir3 2 5 dc 0 .dc v1 6 6 1 .print dc i(생체) i(vir1) i(vir2) i(vir3) .끝

실행 시 SPICE는 4개의 전류 수치를 포함하는 텍스트 줄을 인쇄합니다. 첫 번째 전류는 총계를 음수로 나타내고 나머지 세 개는 저항 R₁에 대한 전류를 나타냅니다. , R₂ , 및 R₃ .

대수적으로 더하면 Kirchhoff의 현재 법칙에 설명된 대로 음수 1개와 양수 3개의 합이 0이 됩니다.

관련 워크시트:

<울>

전류 분배기 회로 워크시트