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分压器电路

第六章-分频电路和基尔霍夫定律

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让我们分析一个简单的系列电路并确定各个电阻的压降:

系列电路图

电阻值表1

根据单个电阻的给定值,我们可以确定电路的总电阻,知道电阻是串联的:

确定总电路电阻

电阻值表2

从这里,我们可以使用欧姆的法律(i = e / r)以确定我们知道的总电流与每个电阻器电流相同,电流在串联电路的所有部分中相同:

电阻值表3

用欧姆定律计算电流

现在,我们知道电路电流是2ma,我们可以使用欧姆定律(E=IR)来计算每一个的电压电阻器

电路电阻表4

很明显,如果所有电阻的电流都是相同的,那么每个电阻上的压降与其电阻成正比。注意R上的电压2是R上电压的两倍1,就像r的阻力一样2是r的双倍1

如果我们要改变总电压,我们会发现电压下降的比例仍然是恒定的:

电路电阻表5

解电压降比

r的电压2仍然是R的两倍1尽管电源电压发生了变化,但电压的下降幅度仍然很大。电压降的比例(一个比另一个)严格地是电阻值的函数。

随着观察多一点观察,显而易见的是,每个电阻器上的电压降也是电源电压的固定比例。r的电压1例如,当电池供电为45伏时,是10伏。当电池电压增加到180伏时(4倍)时,r的电压降1还增加了4倍(从10到40伏)。这比率R之间1但是,电压降和总电压,没有改变:

电压降比方程1

同样,其他压降比也没有随着电源电压的增加而变化:

电压降比等式2

分压器公式

因此,串联电路通常被称为a分压器因为它能将总电压分成定比的小数部分。只需要一点代数,我们就可以推导出一个仅给出总电压、单个电阻和总电阻的确定串联电阻压降的公式:

分压器公式

各个阻力与总电阻的比率与分压器电路中的各个电压降的比率相同。这被称为分压器公式并且它是一种用于确定串联电路中的电压降的短切方法,而不经过欧姆法的当前计算。

使用分压器公式的示例

使用此公式,我们可以在更少的步骤中重新分析示例电路的电压下降:

系列电路图

使用分压器公式的例子

电压分度元件

电压分频器在电表电路中找到广泛的应用,其中串联电阻的特定组合用于将电压“分成划分为精确的比例,作为电压测量装置的一部分。

分隔组件

电位器作为分压元件

一种经常被用作分压元件的装置是电位计,这是一种电阻器,其具有由手动旋钮或杠杆定位的可移动元件。可移动元件,通常被称为a刮水器,使接触材料的电阻条(通常称为slidewire如果它是由电阻金属线制成)在手动控制选择的任何点:

电位计

雨刷触点是绘制在垂直电阻元件中间的左向箭头符号。向上移动时,电阻带与端子1接触越近,与端子2接触越远,对端子1的电阻降低,对端子2的电阻升高。当它向下移动时,会产生相反的效果。测量端子1和端子2之间的电阻对于任何雨刷位置都是恒定的。

电位计图2

旋转与线性电位器

这里显示的是两种电位器类型的内部插图,旋转和线性。

线性电位计

线性电位计建设

一些线性电位器通过杠杆或滑动按钮的直线运动而致动。与前一个例证所示的那样,其他人通过转动螺钉驱动,以进行微调能力。后者单位有时被称为剪裁因为它们适用于需要将可变电阻“修剪”到某个精确值的应用。

应该注意的是,并非所有线性电位器都具有相同的终端分配,如本说明书所示。借助于一些,刮水器终端位于两个端终端之间。

旋转电位计

下图显示了旋转电位器的车身结构。

旋转电位器

下面的照片显示了一个真实的,旋转电位器与暴露的雨刷和滑线,便于查看。驱动刮水器的轴几乎完全顺时针转动,使刮水器几乎接触到滑线的左端:

旋转电位器与暴露雨刷和滑线

这是同一个电位器,雨刷轴几乎完全逆时针移动,使雨刷靠近行程的另一端:

电位器与雨刷轴完全逆时针

电路中电位器调整的影响

如果在外端子(横跨滑动丝的长度)之间施加恒定电压,则擦拭器位置将分接施加电压的一部分,在刮水器接触和其他两个端子中的任何一个之间可测量。分数值完全取决于刮水器的物理位置:

电位器作为可变分压器

电位器应用的重要性

就像固定分压器,电位器的电压部门比严格来说是电阻的函数,而不是施加电压的大小。换句话说,如果电位器旋钮或杆搬到50%(具体中心)位置,外面刮水器之间的电压下降,终端将完全外加电压的1/2,无论发生什么电压,或端到端电位计的电阻是什么。换句话说,电位器的功能作为一个可变的分压器,其中电压分配比是由雨刷位置设置的。

电位器的这种应用是从固定电压源(如电池)获得可变电压的一种非常有用的方法。如果你正在构建一个电路要求一定的电压小于一个可用的电池的电压的值,你可以连接外部终端的电位计在电池和“拨号”无论你需要电压之间的电位计刮水器和一个外终端用于你的电路:

电位器应用

当以这种方式使用时,名称电位计这很有道理:他们(控制)潜在的(电压)通过创建可变电压分压器比在它们上施加。这种使用三末端电位器作为可变电压分频器非常流行在电路设计中。

小电位计的样品

这里显示的是消费电子设备和业余爱好者和学生在构建电路中常用的几种小电位器:

小电位器样本

在最左边和最右边的小单元被设计成插入无焊接面包板或被焊接到印刷电路板。中间的单元被设计成安装在一个平板上,三个端子上都焊接有电线。下面是另外三个电位器,比刚才显示的那组电位器更专业:

大型立即起伏

大型“Helipot”单元是一个实验室电位器设计的快速和容易连接到一个电路。照片左下角的装置是同一类型的电位器,只是没有一个表壳或10转计数表盘。这两个电位器都是精密的单位,使用多匝螺旋轨道阻力条和雨刷机构进行小的调整。右下角的装置是一个面板安装电位器,设计用于工业应用的粗糙服务。

点评:

  • 串联电路比例,或划分,各个电压降之间的总电源电压,其比例严格依赖于电阻:ERn = ETotal (Rn / RTotal)
  • 电位器是一个有三个连接点的可变电阻元件,经常用作可调分压器。

相关工作表: