Dzielnik napięcia


Dzielnik napięcia w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania Przykład prostego dzielnika napięcia (rezystancyjnego)

Dzielnik napięciaczwórnik, który zapewnia uzyskanie określonego stosunku pomiędzy napięciem wejściowym a wyjściowym. Dzielniki napięć buduje się z elementów pasywnych (np. rezystory, kondensatory lub cewki)[1].

Stosunek napięcia wyjściowego U w y {\displaystyle U_{wy}} do wejściowego U w e {\displaystyle U_{we}} dzielnika napięcia oznaczamy K u {\displaystyle K_{u}}

K u = U w y U w e . {\displaystyle K_{u}={\frac {U_{wy}}{U_{we}}}.}

Spis treści

Dzielnik napięcia rezystancyjny | edytuj kod

Napięcie wyjściowe nieobciążonego dzielnika zasilanego jest zawsze mniejsze od napięcia zasilania i zależy tylko od stosunku wartości użytych oporników oraz wartości napięcia wejściowego

U w y = U w e R + R 1 R 1 . {\displaystyle U_{wy}={\frac {U_{we}}{R+R_{1}}}\cdot {R_{1}}.}

Wynika to z faktu, że natężenie prądu elektrycznego płynącego przez nieobciążony dzielnik napięcia ma wartość taką samą dla obu elementów

I = U w e R + R 1 , {\displaystyle I={\frac {U_{we}}{R+R_{1}}},}

natomiast spadek napięcia na oporniku R 1 {\displaystyle R_{1}} wynosi

U w y = I R 1 . {\displaystyle U_{wy}=I\cdot R_{1}.}

Wyprowadzenie głównego wzoru U w y {\displaystyle U_{wy}} przy użyciu powyższych informacji można przeprowadzić następująco:

1. U = I R {\displaystyle U=I\cdot R} 2. U w e = I ( R + R 1 ) {\displaystyle U_{we}=I\cdot (R+R_{1})} 3. U w y = I R 1 {\displaystyle U_{wy}=I\cdot R_{1}} 4. I = U R {\displaystyle I={\frac {U}{R}}} 5. I 1 = U w e R + R 1 {\displaystyle I_{1}={\frac {U_{we}}{R+R_{1}}}} 6. I 2 = U w y R 1 {\displaystyle I_{2}={\frac {U_{wy}}{R_{1}}}} 7. Natężenie jest takie samo, przy założeniu, że dzielnik napięcia nie jest obciążony: I 1 = I 2 {\displaystyle I_{1}=I_{2}} 8. U w e R + R 1 = U w y R 1 {\displaystyle {\frac {U_{we}}{R+R_{1}}}={\frac {U_{wy}}{R_{1}}}} 9. U w y = U w e R 1 R + R 1 . {\displaystyle U_{wy}=U_{we}\cdot {\frac {R_{1}}{R+R_{1}}}.}

Zastosowania dzielnika napięcia | edytuj kod

Najczęściej używanym typem dzielnika napięcia jest potencjometr, będący dzielnikiem rezystancyjnym. Jest to specyficzna odmiana dzielnika, w której wartości R {\displaystyle R} i R 1 {\displaystyle R_{1}} mogą być płynnie regulowane, co można wykorzystać do regulacji napięcia wyjściowego w zależności od prądu obciążenia.

Dzielniki napięcia w postaci potencjometrów są używane w każdym układzie audiofonicznym do regulacji głośności – bowiem opisana powyżej zasada dzielnika napięcia jest wykorzystywana zarówno w potencjometrach analogowych (regulacja płynna), jak i cyfrowych (regulacja skokowa).

Wartości użytych rezystancji mogą być dokładnie zmierzone, czyli napięcie wyjściowe może być również obliczone z dużą dokładnością. Tę właściwość dzielnika napięcia wykorzystuje się do poszerzania zakresu pomiarowego woltomierzy. Woltomierz mierzy napięcie dołączone do jego zacisków. Jeśli mierzone napięcie zostanie podłączone przez dzielnik napięcia wówczas

U w o l t o m i e r z a = U d z i e l n i k a = U m i e r z o n e R 1 R + R 1 , {\displaystyle U_{woltomierza}=U_{dzielnika}=U_{mierzone}\cdot {\frac {R_{1}}{R+R_{1}}},}

dlatego też:

U m i e r z o n e = U w o l t o m i e r z a R + R 1 R 1 = U w o l t o m i e r z a k , {\displaystyle U_{mierzone}=U_{woltomierza}\cdot {\frac {R+R_{1}}{R_{1}}}=U_{woltomierza}\cdot k,}

gdzie stała k {\displaystyle k} jest zawsze większa od jedności (następuje więc poszerzenie zakresu pomiarowego), a jej wartość wynika tylko ze stosunku użytych rezystancji.

Dzielnik napięcia może się składać z więcej niż dwóch elementów połączonych szeregowo. Takie rozwiązanie jest stosowane np. w woltomierzach o zmiennych zakresach pomiarowych. Każde pośrednie napięcie wyjściowe reprezentuje odpowiedni zakres pomiarowy, którego wartość wynika z odpowiednich wartości rezystancji użytych w dzielniku.

Dzielnik napięcia przemiennego | edytuj kod

Dzielniki napięcia mogą być także używane w układach prądu i napięcia przemiennego. Niemniej jednak, przy zasilaniu prądem przemiennym należy wziąć pod uwagę przesunięcia fazowe wynikające z występowania możliwych reaktancji pojemnościowych i indukcyjnych w samym dzielniku, jak również i w zasilającym obwodzie.

Najbardziej korzystnym jest używanie dzielnika napięciowego zbudowanego z bezindukcyjnych, bezpojemnościowych rezystorów, niemniej jednak nie zawsze jest to możliwe. Czasami więc stosuje się dzielniki pojemnościowe – zbudowane z dwóch kondensatorów.

Zobacz też | edytuj kod

Przypisy | edytuj kod

  1. Przetworniki pomiarowe wielkości elektrycznych. W: Augustyn Chwaleba, Maciej Poniński, Andrzej Siedlecki: Metrologia elektryczna. Wyd. ósme zmienione. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2003, s. 106. ISBN 83-204-2826-2. (pol.)

Linki zewnętrzne | edytuj kod

Na podstawie artykułu: "Dzielnik napięcia" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy