Apa pembagi tegangan? (Dengan contoh)

Dia Pembagi tegangan o Pembagi tegangan terdiri dari asosiasi resistensi atau impedansi dalam seri yang terhubung ke sumber. Dengan cara ini tegangan V disediakan oleh sumber - tegangan input - didistribusikan secara proporsional di setiap elemen, menurut hukum Ohm:

V_yo = I.Z_yo.

Dimana v_yo Itu adalah tegangan dalam elemen sirkuit, saya adalah arus yang bersirkulasi melalui itu dan z_yo impedansi yang sesuai.

Gambar 1. Pembagi tegangan resistif terdiri dari resistensi seri. Sumber: Wikimedia Commons.

Saat mengatur sumber dan elemen di sirkuit tertutup, hukum kedua Kirchhoff harus.

Misalnya, jika sirkuit yang akan dipertimbangkan adalah murni resistif dan sumber 12 -volt tersedia, hanya dengan memiliki dua resistansi seri yang identik dengan sumber itu, tegangan akan dibagi: di setiap resistansi akan ada 6 volt. Dan dengan tiga resistensi identik 4 V diperoleh di masing -masing.

Karena sumbernya mewakili pendakian tegangan, maka V = +12 V. Dan di setiap resistansi ada penurunan tegangan yang diwakili dengan tanda -tanda negatif: - 6 V dan - 6 V masing -masing. Mudah diperingatkan bahwa hukum kedua Kirchoff terpenuhi:

+12 V - 6 V - 6 V = 0 V

Dari sini datang nama pembagi tegangan, karena dengan resistensi seri, tegangan kecil dapat dengan mudah diperoleh dari sumber dengan tegangan yang lebih besar.

[TOC]

Persamaan pembagi tegangan

Mari kita terus mempertimbangkan sirkuit yang resistif murni. Kita tahu bahwa arus I yang melintasi sirkuit resistensi seri yang terhubung ke sumber seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, adalah sama. Dan menurut hukum Ohm dan hukum kedua Kirchoff:

Dapat melayani Anda: apa kekuatan bersihnya? (Dengan contoh)

V = go₁ + PERGI₂ + PERGI₃ +… PERGI_yo

Dimana r₁, R₂… R_yo Mewakili setiap resistansi seri sirkuit. Karena itu:

V = i ∑ r_yo

Kemudian arus ternyata:

I = v / ∑ r_yo

Sekarang mari kita menghitung tegangan di salah satu resistensi, resistansi r_yo Misalnya:

V_yo = (V / ∑ r_yo) R_yo

Persamaan sebelumnya ditulis ulang sebagai berikut dan kami sudah memiliki aturan pembagi tegangan untuk resistensi baterai dan seri N:

Pembagi tegangan dengan 2 resistensi

Jika kita memiliki sirkuit pembagi tegangan dengan 2 resistensi, persamaan sebelumnya diubah menjadi:

Dan dalam kasus khusus di mana r₁ = R₂, V_yo = V/2, terlepas dari arus, sebagaimana dinyatakan di awal. Ini adalah pembagi tegangan paling sederhana dari semuanya.

Pada gambar berikut adalah skema pembagi ini, di mana V, tegangan input dilambangkan sebagai v_{di dalam}, dan v_yo Itu adalah tegangan yang diperoleh dengan membagi tegangan antara resistensi r₁ dan r₂.

Gambar 2. Pembagi tegangan dengan resistensi 2 seri. Sumber: Wikimedia Commons. Lihat Halaman untuk Penulis/CC BY-SA (http: // CreationCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/).

Contoh terpecahkan

Aturan pembagi tegangan akan diterapkan di dua sirkuit resistif untuk mendapatkan tegangan kecil.

- Contoh 1

Sumber 12 V tersedia, yang harus dibagi menjadi 7 V dan 5 V melalui dua resistor R₁ dan r₂. Resistansi tetap 100 Ω dan resistansi variabel yang kisarannya antara 0 dan 1kΩ tersedia. Opsi apa yang ada untuk mengonfigurasi sirkuit dan mengatur nilai resistansi r₂?

Larutan

Untuk menyelesaikan latihan ini, aturan pembagi ketegangan untuk dua resistensi akan digunakan:

Misalkan r₁ Itu adalah resistansi yang berada pada tegangan 7 V dan ada resistansi tetap r₁ = 100 Ω

Perlawanan Tidak Diketahui r₂ Itu harus 5 V:

Dapat melayani Anda: debu kosmik

Dan r₁ A 7 V:

5 (r₂ +100) = 12 r₂

500 = 7 r₂

R₂ = 71.43 Ω

Anda juga dapat menggunakan persamaan lain untuk mendapatkan nilai yang sama, atau mengganti hasil yang diperoleh untuk memeriksa kesetaraan.

Jika resistansi tetap sekarang ditempatkan sebagai r₂, Maka itu akan menjadi r₁ adalah 7 V:

5 (100 + r₁) = 100 x 12

500 + 5R₁ = 1200

R₁ = 140 Ω

Dengan cara yang sama dimungkinkan untuk memverifikasi bahwa nilai ini memenuhi persamaan kedua. Kedua nilai ditemukan dalam kisaran resistansi variabel, oleh karena itu dimungkinkan untuk mengimplementasikan sirkuit yang diminta dalam kedua cara.

- Contoh 2

Voltmeter langsung DC untuk mengukur tegangan dalam kisaran tertentu, didasarkan pada pembagi tegangan. Untuk membangun voltmeter ini, diperlukan galvanometer, misalnya dari D'Arsonval.

Ini adalah meter yang mendeteksi arus listrik, dilengkapi dengan skala lulus dan jarum indikator. Ada banyak model galvanometer, gambarnya sangat sederhana, dengan dua terminal koneksi yang ada di belakang.

Gambar 3. Galvanometer tipe d'Arsonval. Sumber: f. Zapata.

Galvanometer memiliki resistansi internal R_G, yang hanya mentolerir arus kecil, yang disebut arus maksimum i_G. Akibatnya, tegangan melalui galvanometer adalah V_M = I_GR_G.

Untuk mengukur tegangan apa pun, voltmeter ditempatkan secara paralel dengan elemen yang diinginkan untuk mengukur dan resistansi internalnya harus cukup besar untuk tidak mengkonsumsi arus sirkuit, karena jika tidak ia mengubahnya.

Jika kami ingin menggunakan galvanometer sebagai meter, tegangan pengukuran tidak boleh melebihi maksimum yang diizinkan, yang merupakan defleksi jarum maksimum yang dimiliki perangkat. Tapi kami menganggap itu v_M kecil, karena saya_G  dan r_G mereka.

Dapat melayani Anda: kekuatan jarak

Namun, ketika seri galvanometer terhubung dengan resistansi lain_S, panggilan Membatasi resistensi, Kita dapat memperpanjang kisaran pengukuran galvanometer dari V kecil_M Sampai tegangan utama ε tertentu. Saat tegangan ini tercapai, jarum instrumen mengalami defleksi maksimum.

Skema desain adalah sebagai berikut:

Gambar 4. Desain voltmeter dengan menggunakan galvanometer. Sumber: f. Zapata.

Pada Gambar 4 di sebelah kiri, G adalah galvanometer dan r adalah resistensi apa pun yang ingin Anda ukur tegangan v_X.

Pada gambar di sebelah kanan itu ditunjukkan sebagai sirkuit dengan g, r_G dan r_S Itu setara dengan voltmeter, yang ditempatkan secara paralel dengan resistansi r.

Voltmeter skala maksimum 1 V

Misalnya, misalkan resistensi internal galvanometer adalah R_G = 50 Ω dan arus maksimum yang didukungnya adalah i_G = 1 Ma, resistansi pembatas RS sehingga voltmeter yang dibangun dengan galvanometer ini mengukur tegangan maksimum 1 V dihitung sebagai berikut:

yo_G (R_S + R_G) = 1 V

R_S = (1 v / 1 x 10^-3 A) - r_G

R_S = 1000 Ω - 50 Ω = 950 Ω

Referensi 

1. Alexander, c. 2006. Yayasan Sirkuit Listrik. 3. Edisi. MC Graw Hill.
2. Boylestad, r. 2011. Pengantar Analisis Sirkuit. 2nd. Edisi. Pearson.
3. Dorf, r. 2006. Pengantar Sirkudan Listrik. 7. Edisi. John Wiley & Sons.
4. Edminister, J. seribu sembilan ratus sembilan puluh enam. Rangkaian listrik. Seri Schaum. 3. Edisi. MC Graw Hill
5. Figueroa, d. Seri Fisik untuk Sains dan Teknik. Vol. 5 elektrostatik. Diedit oleh d. Figueroa. USB.
6. Hyperphysics. Desain Voltmeter. Pulih dari: hyperphysics.Phy-astr.GSU.Edu.
7. Wikipedia. Pembagi tegangan. Pulih dari: itu.Wikipedia.org.