전압 분배기 회로

간단한 직렬 회로를 분석하고 개별 저항기의 전압 강하를 결정해 보겠습니다.

개별 저항의 주어진 값에서 저항이 직렬로 추가된다는 것을 알고 총 회로 저항을 결정할 수 있습니다.

총 회로 저항 결정

여기에서 옴의 법칙(I=E/R)을 사용하여 총 전류를 결정할 수 있습니다. 이 총 전류는 직렬 회로의 모든 부분에서 전류가 동일하고 각 저항 전류와 동일합니다.

옴의 법칙을 사용하여 전류 계산

이제 회로 전류가 2mA임을 알고 옴의 법칙(E=IR)을 사용하여 각 저항기의 전압을 계산할 수 있습니다.

전류가 모든 저항기를 통해 동일하다면 각 저항기의 전압 강하는 저항에 비례한다는 것이 분명해야 합니다. R₂ 양단의 전압이 어떻게 되는지 주목하십시오. R₁ 양단 전압의 두 배입니다. , R₂ 의 저항과 마찬가지로 R₁의 두 배입니다. .

총 전압을 변경하면 전압 강하의 비례가 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있습니다.

전압 강하 비율 해결

R₂ 양단의 전압 여전히 정확히 R₁의 두 배입니다. 소스 전압이 변경되었다는 사실에도 불구하고 's drop. 전압 강하의 비례(서로의 비율)는 엄격히 저항 값의 함수입니다.

조금 더 관찰하면 각 저항의 전압 강하는 공급 전압의 고정 비율이라는 것이 분명해집니다. R₁ 양단의 전압 예를 들어, 배터리 공급이 45볼트일 때 10볼트였습니다. 배터리 전압이 180볼트(4배)로 증가하면 R₁ 양단의 전압 강하는 또한 4배(10볼트에서 40볼트로) 증가했습니다. 비율 R₁ 사이 그러나 '전압 강하 및 총 전압은 변경되지 않았습니다.

마찬가지로 다른 전압 강하 비율은 공급 전압이 증가해도 다음과 같이 변경되지 않았습니다.

전압 분배기 공식

이러한 이유로 직렬 회로를 종종 전압 분배기라고 합니다. 전체 전압을 일정한 비율의 분수 부분으로 비례하거나 나누는 능력 때문입니다. 약간의 대수학을 통해 총 전압, 개별 저항 및 총 저항 외에는 아무것도 주어지지 않은 경우 직렬 저항 전압 강하를 결정하는 공식을 도출할 수 있습니다.

전체 저항에 대한 개별 저항의 비율은 분압기 회로의 총 공급 전압에 대한 개별 전압 강하의 비율과 같습니다. 이것은 전압 분배기 공식으로 알려져 있습니다. , 옴의 법칙의 전류 계산을 거치지 않고 직렬 회로에서 전압 강하를 결정하는 지름길 방법입니다.

전압 분배기 공식 사용 예

이 공식을 사용하여 예제 회로의 전압 강하를 더 적은 단계로 다시 분석할 수 있습니다.

전압 - 분할 부품

전압 분배기는 특정 직렬 저항 조합을 사용하여 전압 측정 장치의 일부로 전압을 정확한 비율로 "분할"하는 데 사용되는 전기 계량기 회로에서 광범위하게 사용됩니다.

분압 부품으로서의 전위차계

분압 부품으로 자주 사용되는 장치 중 하나는 전위차계입니다. , 수동 손잡이 또는 레버에 의해 배치된 가동 요소가 있는 저항기입니다. 일반적으로 와이퍼라고 하는 이동식 요소 , 재료의 저항성 스트립(일반적으로 슬라이드와이어이라고 함)과 접촉합니다. 저항 금속 와이어로 만들어진 경우) 수동 제어로 선택한 임의의 지점:

와이퍼 접점은 수직 저항 소자의 중앙에 그려진 왼쪽 화살표 기호입니다. 위로 이동하면 저항 스트립과 접촉하여 단자 1에 더 가깝고 단자 2에서 멀어지면 단자 1에 대한 저항이 낮아지고 단자 2에 대한 저항이 높아집니다. 아래로 이동하면 반대 효과가 발생합니다. 단자 1과 2 사이에서 측정된 저항은 모든 와이퍼 위치에 대해 일정합니다.

회전 전위차계 대 선형 전위차계

다음은 회전 및 선형의 두 가지 전위차계 유형의 내부 그림입니다.

선형 전위차계

일부 선형 전위차계는 레버 또는 슬라이드 버튼의 직선 운동으로 작동됩니다. 이전 그림에 묘사된 것과 같은 다른 것들은 미세 조정 기능을 위해 회전 나사로 작동됩니다. 후자의 단위는 때때로 트림포트라고 합니다. 가변 저항을 정확한 값으로 "조정"해야 하는 애플리케이션에 잘 작동하기 때문입니다.

모든 선형 전위차계가 이 그림에 표시된 것과 같은 터미널 할당을 갖는 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 일부는 와이퍼 단자가 두 끝 단자 사이의 중간에 있습니다.

회전 전위차계

아래 이미지는 회전식 전위차계의 본체 구성을 보여줍니다.

다음 사진은 쉽게 볼 수 있도록 노출된 와이퍼와 슬라이드와이어가 있는 실제 회전식 전위차계를 보여줍니다. 와이퍼를 움직이는 샤프트는 와이퍼가 슬라이드 와이어의 왼쪽 터미널 끝에 거의 닿도록 시계 방향으로 거의 완전히 돌렸습니다.

다음은 와이퍼 샤프트가 거의 완전히 반시계 방향 위치로 이동하여 와이퍼가 이동의 다른 끝단 가까이에 있는 동일한 전위차계입니다.

회로의 전위차계 조정 효과

외부 단자 사이에(슬라이드와이어의 길이를 가로질러) 일정한 전압이 가해지면 와이퍼 위치는 와이퍼 접점과 다른 두 단자 사이에서 측정할 수 있는 인가된 전압의 일부를 차단합니다. 분수 값은 전적으로 와이퍼의 물리적 위치에 따라 다릅니다.

전위차계 적용의 중요성

고정 전압 분배기와 마찬가지로 전위차계의 전압 분할비 는 엄격히 저항의 함수이며 적용된 전압의 크기가 아닙니다. 즉, 전위차계 손잡이 또는 레버를 50%(정확한 중앙) 위치로 이동하면 와이퍼와 외부 단자 사이의 전압 강하는 전압이 무엇이든 상관없이 적용된 전압의 정확히 1/2이 됩니다. 또는 전위차계의 종단 간 저항이 무엇인지. 즉, 전위차계는 와이퍼 위치에 따라 분압비가 설정되는 가변 분압기 역할을 합니다.

전위차계의 이러한 응용은 배터리와 같은 고정 전압 소스에서 가변 전압을 얻는 매우 유용한 수단입니다. 구축 중인 회로에 사용 가능한 배터리의 전압 값보다 낮은 특정 양의 전압이 필요한 경우 해당 배터리에 걸쳐 전위차계의 외부 단자를 연결하고 전위차계 사이에 필요한 모든 전압을 "전화 접속"할 수 있습니다. 와이퍼 및 회로에 사용하기 위한 외부 터미널 중 하나:

이러한 방식으로 사용될 때 전위차계라는 이름은 완벽한 의미가 있습니다. 측정 (통제) 잠재력 (전압) 가변 전압 분배기 비율을 생성하여 적용됩니다. 가변 전압 분배기로 3단자 전위차계를 사용하는 것은 회로 설계에서 매우 널리 사용됩니다.

소형 전위차계 샘플

다음은 소비자 전자 장비와 애호가 및 학생이 회로를 구성하는 데 일반적으로 사용하는 종류의 몇 가지 작은 전위차계입니다.

맨 왼쪽과 맨 오른쪽에 있는 더 작은 장치는 무납땜 브레드보드에 꽂거나 인쇄 회로 기판에 납땜하도록 설계되었습니다. 중간 장치는 3개의 단자 각각에 납땜된 와이어를 사용하여 평면 패널에 장착하도록 설계되었습니다. 다음은 방금 표시된 세트보다 더 전문화된 3개의 추가 전위차계입니다.

대형 "Helipot" 장치는 회로에 빠르고 쉽게 연결할 수 있도록 설계된 실험실 전위차계입니다. 사진의 왼쪽 하단 모서리에 있는 장치는 케이스나 10회전 계수 다이얼이 없는 동일한 유형의 전위차계입니다. 이 두 전위차계는 다회전 나선형 트랙 저항 스트립과 작은 조정을 위한 와이퍼 메커니즘을 사용하는 정밀 장치입니다. 오른쪽 아래에 있는 장치는 산업용 애플리케이션의 거친 서비스를 위해 설계된 패널 장착 전위차계입니다.

검토:

<울>

직렬 회로 비율 또는 나누기 , 개별 전압 강하 사이의 총 공급 전압, 비율은 엄격하게 저항에 따라 달라집니다. ERn =ETotal(Rn / RTotal)

전위차계는 3개의 연결 지점이 있는 가변 저항 구성요소로, 조정 가능한 전압 분배기로 자주 사용됩니다.

관련 워크시트:

<울>

전압 분배기 회로 워크시트