Herhangi bir noktadaki potansiyel farkı ölçmek için kullanabileceğimiz birime denir. Volt . Bir volt, 1 ohm'luk direnç boyunca uygulanan potansiyel bir farktır ve elektrik akımının üst terminalden alt terminale akışıyla sonuçlanacaktır.
Potansiyel farklar her zaman yüksek potansiyel değerden düşük potansiyel değere doğru akar. 1V'yi, 1 Amper akımın 1 ohm dirençle çarpılması durumunda ortaya çıkan potansiyel olarak da tanımlayabiliriz. Potansiyel farkı tanımlamak için, şuna eşit olan ohm kanunu formülü kullanılır: V=IxR .
Ohm Yasasına göre doğrusal devrelerde akım, potansiyel farkın artmasıyla birlikte artar. Herhangi iki nokta arasında büyük bir potansiyel farkı olan bir devre, devredeki bu iki nokta üzerinden daha fazla akım akışına neden olacaktır.
Örneğin, 10 Ω'luk bir direnci düşünün ve bunun bir ucuna uygulanan voltaj 8V'tur. Benzer şekilde diğer ucundaki voltaj 5V'dur. Böylece direnç terminalinde 3V (8V-5V) potansiyel farkı elde edeceğiz. Direnç üzerindeki akımı bulmak için Ohm yasasını kullanabiliriz. Bu devrenin akımı 0,3A olacaktır.
Gerilimi 8V'tan 40V'a çıkarırsak direnç potansiyel farkı 40V – 5V = 35V olacaktır. Bu, akım akışının 3,5A'sına neden olacaktır. Direnç üzerindeki potansiyel farkı arttığında akımın da artmasına neden olur.
Devre içindeki herhangi bir noktanın voltajını ölçmek için onu ortak referans noktasıyla karşılaştırmamız gerekir. Potansiyel farkı ölçmek için normalde 0V veya toprak pinini devrede referans noktası olarak kullanırız.
Hızlı Taslak
- Potansiyel Fark Nedir?
- Potansiyel Fark Örneği
- Gerilim Bölücü Ağı
- Gerilim Bölücü Formülü
- Gerilim Bölücü Örneği
- Çözüm
Potansiyel Fark Nedir?
Gerilim olarak da bilinen potansiyel fark, elektrikte temel bir kavramdır. Temel olarak bir elektrik devresindeki iki nokta arasındaki elektrik potansiyel enerjisindeki farkı tanımlar. İki nokta arasındaki potansiyel farkı, yükün daha yüksek bir potansiyel noktadan daha düşük bir potansiyel noktaya doğru hareket etmesine neden olur. Bu, elektrik akımının akışına neden olacaktır. Potansiyel farkı volt (V) cinsinden ölçüyoruz ve bu, elektriğin bir devrede nasıl davrandığını ve elektrikli cihazların nasıl çalıştığını belirlemede kritik bir faktördür.
Potansiyel Fark Örneği
Resimde direncin bir ucunda uygulanan potansiyel 10 V'tur. Direncin ikinci ucundaki potansiyel ise 5 V'tur.
Direncin ucundaki potansiyel farkı hesaplamak için yüksek potansiyeli düşük potansiyelden çıkarın:
Direnç boyunca hesaplanan potansiyel fark 5V'dur.
Dirençteki akım uygulanan potansiyelle orantılıdır. Herhangi iki nokta arasındaki potansiyel fark daha büyükse, büyük bir akım akışı göreceksiniz.
Akımı bulmak için Ohm yasasını kullanın.
Şimdi direncin bir ucundaki potansiyeli 10V'tan 20V'a, diğer ucunda ise 5V'tan 10V'a yükseltin. Potansiyel farkı 10 V olacaktır. Ohm yasasını kullanarak dirençten geçen 8 amperlik akımı bulabilirsiniz.
Elektrik yükü elektrik akımının akmasına neden olur. Ancak potansiyel fiziksel olarak hareket etmiyor veya akmıyor. Potansiyel devredeki herhangi iki belirli noktaya uygulanır.
Toplam devre voltajını bulmak için seri devreye bağlı tüm voltajları toplamamız gerekir. Bu, dirençleriniz olduğunda (İÇİNDE 1 , İÇİNDE 2 , Ve İÇİNDE 3 ) seri bağlandığında toplam voltajı bulmak için voltajlarını toplamanız yeterlidir:
Öte yandan dirençleri paralel bağladığınızda her bir direnç veya eleman üzerindeki voltaj aynı kalır. Paralel olarak her direncin üzerindeki voltaj eşittir ve şu şekilde ifade edilebilir:
Gerilim Bölücü Ağı
Birden fazla direnci seri olarak bir potansiyel farka bağlarsak yeni bir direnç oluştuğunu biliyoruz. gerilim bölücü devre oluşacaktır. Bu devre, besleme gerilimini dirençler arasında belirli bir oranda böler. Her direnç, direncine göre voltajın bir kısmını alır.
Bu voltaj bölücü devre prensibi yalnızca seri bağlı dirençler için geçerlidir. Dirençleri paralel bağlarsak tamamen farklı bir düzenek ortaya çıkar. mevcut bölücü ağ.
Gerilim Bölümü
Verilen devre, voltaj bölücü devresinin temel konseptini açıklamaktadır. Bu devrede farklı dirençler seri bağlıdır. Seri olarak adlandırılan 4 direnç var R 1 , R 2 , R 3 , Ve R 4 . Tüm bu dirençler sıfır volta veya toprağa eşit olan ortak bir referans noktasını paylaşır.
Dirençleri seri bağladığınızda besleme gerilimi (İÇİNDE S ) her direnç boyunca dağıtılır. Her direncin bazı voltajları düşüreceğini göreceksiniz. Bu, her direncin toplam voltajdan pay aldığı anlamına gelir.
Daha sonra bu devreyi ifade etmek için Ohm Yasasını kullanın. Ohm kanununun tanımına göre bir dizi dirençten geçen akım (I), besleme gerilimine eşittir. (İÇİNDE S ) toplam dirence bölünür (R T ).
Ohm yasasının matematiksel ifadesi şu şekilde verilmiştir:
Şimdi Ohm yasasını kullanın ve akımı çarpın (BEN) direnişle (R) Her direncin değeri.
Nerede İÇİNDE gerilim düşüşünü temsil eder.
Direnç dizisi boyunca bir noktadan diğerine hareket ettikten sonra, voltaj düşüşlerini topladığınızda her noktadaki voltaj artar. Tüm bireysel voltaj düşüşü toplamları devre giriş voltajına eşittir (İÇİNDE S ) .
Belirli bir noktadaki voltajı bulmak için toplam devre akımını bulmak gerekli değildir. Direncin direncini ve içinden geçen akımı dikkate alarak herhangi bir noktadaki voltaj düşüşünü hesaplamak için basit bir formül kullanabilirsiniz. Bu, devrenin analizini basitleştirir ve voltajın devre içinde nasıl dağıldığının anlaşılmasına yardımcı olur.
Gerilim Bölücü Formülü
Yukarıdaki formülde, V(x) voltajı temsil eder ve R(x) bu voltajın ürettiği dirence eşittir. RT sembolü dirençlerin toplam seri direncini, VS ise besleme gerilimini ifade eder.
Gerilim Bölücü Formülü
Gerilim bölücü kuralını kullanarak devrenin R2 üzerindeki çıkış gerilimini bulmak için aşağıdaki devreyi düşünün.
Bu devrede V içinde besleme gerilimini ifade eder. Devreden geçen akımdır. Bu akım her iki yönde de akar.
Hadi düşünelim İÇİNDE R1 Ve İÇİNDE R2 voltaj düşüşü olacak R 1 Ve R 2 . Verilen dirençler seri olarak bağlandığında giriş voltajı V İÇİNDE Devrenin voltajı, her bir dirence karşı düşen tüm bireysel voltajın toplamına eşit olacaktır.
Her dirençteki bireysel voltaj düşüşünü hesaplamak için Ohm yasası denklemini kullanın:
Benzer şekilde direnç için R 2
Resimden R'deki voltajın olduğunu görebiliriz. 2 V DIŞARI . Bu çıkış voltajı şu şekilde verilebilir:
Yukarıdaki denklemden giriş voltajını V hesaplayabiliriz. İÇİNDE .
Toplam akımı V cinsinden hesaplamak için dışarı voltaj, yukarıdaki V'yi kullanın dışarı denklem.
Yani V dışarı denklem şu hale gelecektir:
Şimdi dirençler arasında birden fazla çıkış içeren çoklu voltaj bölücü devreyi düşünün.
Çıkış denklemi şöyle olacaktır:
Burada yukarıdaki denklemde İÇİNDE X çıkış voltajıdır.
R X devreye bağlı tüm dirençlerin toplamıdır.
Olası değerler R X şunlardır:
Eğer İÇİNDE besleme voltajını ifade eder. Daha sonra olası çıkış gerilimleri şu şekilde verilir:
Yukarıdaki denklemlerden seri olarak bağlanan dirençler arasında düşen voltajın direncin değeri veya büyüklüğü ile orantılı olduğu sonucuna varabiliriz. Kirchhoff'un voltaj yasasına göre, verilen tüm dirençler boyunca düşen voltajın kaynak giriş voltajına eşit olması gerekir.
Böylece dirençlerin voltaj düşüşünü voltaj bölücü formülünü kullanarak bulabilirsiniz.
Gerilim Bölücü Örneği
Seri bağlı üç dirençli bir voltaj bölücü devresini düşünün ve bir voltajdan iki çıkış voltajı üretin. 240V tedarik. Direnç değerleri aşağıdaki gibidir:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Devrenin eşdeğer direnci şu şekilde hesaplanır:
Şimdi, iki çıkış voltajı aşağıdaki gibi belirlenir:
Devredeki akım şu şekilde verilir:
Bu nedenle, her dirençteki voltaj düşüşleri aşağıdaki gibidir:
Çözüm
Gerilim bölücü elektronikte kullanılan temel bir pasif devredir. Bu devre çıkış voltajını giriş voltajına göre azaltabilir. Birden fazla direnci seri bağladıktan sonra voltajdaki bu azalmayı sağlayabilirsiniz. Direncin değeri, elde etmek istediğiniz voltaj düşüşü değerine bağlıdır. Bu dirençler, direnç oranlarına göre belirlenen sabit bir voltaj fraksiyonu oluşturacaktır.
Dirençler Ohm Kanununa göre devrenin gerilimini sınırlayabildikleri için önemli devre elemanlarıdır. Seri bağlı dirençler her dirençten sabit bir akım geçirir. Gerilim bölücü formülü yardımıyla elektronik devreler tasarlarken voltajı hesaplayabilir ve sabit tutabilirsiniz.