L'unità che possiamo usare per misurare la differenza di potenziale attraverso qualsiasi punto è chiamata a Volt . Un volt è una differenza di potenziale applicata attraverso la resistenza di 1 ohm e risulterà nel flusso di corrente elettrica dal terminale più alto a quello inferiore.
Le differenze di potenziale fluiscono sempre dal valore potenziale più alto al valore potenziale più basso. Possiamo anche definire 1V come il potenziale quando 1 Ampere di corrente viene moltiplicato per 1 ohm di resistenza. Per descrivere la differenza potenziale, viene utilizzata la formula della legge ohm, che è uguale a V=IxR .
Secondo la legge di Ohm, la corrente nei circuiti lineari aumenta all’aumentare della differenza di potenziale. Un circuito con una grande differenza di potenziale tra due punti qualsiasi si tradurrà in un flusso di corrente maggiore attraverso questi due punti in un circuito.
Ad esempio, considera un resistore da 10 Ω e la tensione applicata su una sua estremità è 8 V. Allo stesso modo, la tensione all'altra estremità è 5 V. Quindi otterremo una differenza di potenziale di 3 V (8 V-5 V) sul terminale del resistore. Per trovare la corrente attraverso il resistore, possiamo usare la legge di Ohm. La corrente di questo circuito sarebbe 0,3 A.
Se aumentiamo la tensione da 8 V a 40 V, la differenza di potenziale del resistore diventerà 40 V – 5 V = 35 V. Ciò si tradurrà in 3,5 A del flusso di corrente. Quando la differenza di potenziale ai capi del resistore aumenta, si verificherà anche un aumento della corrente.
Per misurare la tensione di un qualsiasi punto all'interno di un circuito, dobbiamo confrontarla con il punto di riferimento comune. Normalmente utilizziamo il pin 0 V o di terra come punto di riferimento nel circuito per misurare la differenza di potenziale.
Contorno rapido
- Qual è la differenza potenziale
- Esempio di differenza potenziale
- Rete divisore di tensione
- Formula del partitore di tensione
- Esempio di partitore di tensione
- Conclusione
Qual è la differenza potenziale
La differenza di potenziale, nota anche come tensione, è un concetto fondamentale nell'elettricità. Descrive sostanzialmente la differenza di energia potenziale elettrica tra due punti all'interno di un circuito elettrico. La differenza di potenziale tra due punti fa sì che la carica si sposti da un punto a potenziale più alto a uno a potenziale più basso. Ciò si tradurrà in un flusso di corrente elettrica. Misuriamo la differenza potenziale in volt (V) ed è un fattore critico nel determinare come si comporta l'elettricità in un circuito e come funzionano i dispositivi elettrici.
Esempio di differenza potenziale
Nell'immagine, il potenziale applicato al resistore a un'estremità è 10 V. Il potenziale alla seconda estremità del resistore è 5 V.
Per calcolare la differenza di potenziale all'estremità del resistore, sottrai il potenziale più alto da quello più basso:
La differenza di potenziale calcolata ai capi del resistore è 5V.
La corrente nel resistore è proporzionale al potenziale applicato. Se la differenza di potenziale tra due punti qualsiasi è maggiore, vedrai un grande flusso di corrente.
Usa la legge di Ohm per trovare la corrente.
Ora, aumenta il potenziale da 10 V a 20 V su un'estremità del resistore e da 5 V a 10 V sull'altra estremità. La differenza di potenziale diventerà 10 V. Usando la legge di Ohm puoi trovare la corrente che attraversa il resistore che è di 8 ampere.
La carica elettrica fa fluire la corrente elettrica. Ma il potenziale non si muove né fluisce fisicamente. Il potenziale viene applicato attraverso due punti specifici qualsiasi del circuito.
Per trovare la tensione totale del circuito, dobbiamo sommare tutte le tensioni collegate nel circuito in serie. Ciò significa che quando hai resistori (IN 1 , IN 2 , E IN 3 ) collegati in serie, basta sommare le loro tensioni per trovare la tensione totale:
D'altra parte, quando si collegano i resistori in parallelo, la tensione su ciascun resistore o elemento rimane la stessa. In parallelo, la tensione su ciascun resistore è uguale e può essere espressa come:
Rete divisore di tensione
Sappiamo che se colleghiamo più resistori in serie attraverso una differenza di potenziale, si crea un nuovo circuito divisore di tensione si formerà. Questo circuito divide la tensione di alimentazione tra i resistori in un rapporto specifico. Ogni resistore riceve una parte della tensione relativa alla sua resistenza.
Questo principio del circuito divisore di tensione si applica solo ai resistori collegati in serie. Se colleghiamo i resistori in parallelo, si otterrà una configurazione completamente diversa, chiamata a attuale rete divisoria.
Divisione tensione
Il circuito dato spiega il concetto fondamentale di un circuito partitore di tensione. In questo circuito sono collegati in serie diversi resistori. Ci sono 4 resistori in serie denominati R 1 , R 2 , R 3 , E R 4 . Tutti questi resistori condividono un punto di riferimento comune che è uguale a zero volt o terra.
Quando si collegano i resistori in serie, la tensione di alimentazione (IN S ) è distribuito su ciascun resistore. Vedrai che ogni resistore farà cadere alcune tensioni. Ciò significa che ogni resistore riceve una quota della tensione totale.
Successivamente, usa la legge di Ohm per esprimere questo circuito. Secondo la definizione della legge di Ohm, la corrente (I) che scorre attraverso una serie di resistori è uguale alla tensione di alimentazione (IN S ) diviso per la resistenza totale (R T ).
L'espressione matematica della legge di Ohm è data come
Ora usa la legge di Ohm e moltiplica semplicemente la corrente (IO) con la resistenza (R) valore di ciascun resistore.
Dove IN rappresenta la caduta di tensione.
Dopo essersi spostati da un punto all'altro lungo la serie di resistori, la tensione in ciascun punto aumenta man mano che si sommano le cadute di tensione. Tutte le somme delle cadute di tensione individuali sono uguali alla tensione di ingresso del circuito (IN S ) .
Non è necessario trovare la corrente totale del circuito per trovare la tensione in un punto specifico. È possibile utilizzare una semplice formula per calcolare la caduta di tensione in qualsiasi punto considerando la resistenza del resistore e la corrente che lo attraversa. Ciò semplifica l'analisi del circuito e aiuta a comprendere come è distribuita la tensione all'interno del circuito.
Formula del partitore di tensione
Nella formula sopra, V(x) rappresenta la tensione e R(x) è uguale alla resistenza prodotta da questa tensione. Il simbolo RT indica la resistenza in serie totale dei resistori e VS è la tensione di alimentazione.
Formula del partitore di tensione
Considera il circuito seguente per trovare la tensione di uscita del circuito su R2 utilizzando la regola del partitore di tensione.
In questo circuito, il V In indica la tensione di alimentazione. È la corrente che scorre attraverso il circuito. Questa corrente scorre in entrambe le direzioni.
Consideriamo IN R1 E IN R2 essere la caduta di tensione di R 1 E R 2 . Poiché i resistori indicati sono collegati in serie, la tensione di ingresso V IN del circuito sarà uguale alla somma di tutta la tensione individuale caduta su ciascun resistore.
Per calcolare la caduta di tensione individuale su ciascun resistore, utilizzare l'equazione della legge di Ohm:
Allo stesso modo, per il resistore R 2
Dall'immagine possiamo vedere che la tensione ai capi di R 2 è V FUORI . Questa tensione di uscita può essere data come:
Dall'equazione precedente, possiamo calcolare la tensione di ingresso V IN .
Per calcolare la corrente totale in termini di V fuori tensione, utilizzare la V fuori equazione.
Quindi il V fuori l'equazione diventerà:
Consideriamo ora un circuito divisore di tensione multiplo che contiene più uscite attraverso i resistori.
L'equazione di output diventerà:
Qui, nell'equazione di cui sopra, il IN X è la tensione di uscita.
R X è la somma di tutti i resistori collegati nel circuito.
I possibili valori di R X Sono:
Se IN sta per la tensione di alimentazione. Quindi le possibili tensioni di uscita sono date come:
Dalle equazioni di cui sopra, possiamo concludere che la caduta di tensione sui resistori collegati in serie è proporzionale al valore o all'entità del resistore. Secondo la legge sulla tensione di Kirchhoff, la tensione caduta su tutti i resistori deve essere uguale alla tensione di ingresso della sorgente.
Quindi puoi trovare la caduta di tensione dei resistori usando la formula del partitore di tensione.
Esempio di partitore di tensione
Considera un circuito divisore di tensione con tre resistori in serie, che producono due tensioni di uscita da a 240 V fornitura. I valori di resistenza sono i seguenti:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
La resistenza equivalente del circuito si calcola come:
Ora, le due tensioni di uscita sono determinate come segue:
La corrente nel circuito è data da:
Pertanto, le cadute di tensione su ciascun resistore sono le seguenti:
Conclusione
Un partitore di tensione è un circuito passivo fondamentale utilizzato in elettronica. Questo circuito può ridurre la tensione di uscita rispetto alla tensione di ingresso. È possibile ottenere questa riduzione della tensione dopo aver collegato più resistenze in serie. Il valore della resistenza dipende dal valore della caduta di tensione che si desidera ottenere. Questi resistori creeranno una frazione di tensione fissa determinata dai rapporti dei resistori.
I resistori sono elementi importanti del circuito poiché possono limitare la tensione del circuito secondo la legge di Ohm. I resistori in serie hanno una corrente costante attraverso ciascun resistore. È possibile calcolare e mantenere una tensione costante durante la progettazione di circuiti elettronici con l'aiuto di una formula del partitore di tensione.