Đơn vị mà chúng ta có thể sử dụng để đo hiệu điện thế ở bất kỳ điểm nào được gọi là đơn vị vôn . Vôn là hiệu điện thế đặt trên điện trở 1 ohm và nó sẽ tạo ra dòng điện chạy từ cực cao hơn đến cực thấp hơn.
Sự khác biệt tiềm năng luôn chảy từ giá trị tiềm năng cao hơn đến giá trị tiềm năng thấp hơn. Chúng ta cũng có thể định nghĩa 1V là điện thế khi 1 Ampe dòng điện nhân với điện trở 1 ohm. Để mô tả sự khác biệt tiềm năng, người ta sử dụng công thức định luật Ohm, tương đương với V=IxR .
Theo định luật Ohm, dòng điện trong mạch tuyến tính tăng khi hiệu điện thế tăng. Một mạch có hiệu điện thế lớn giữa hai điểm bất kỳ sẽ dẫn đến dòng điện chạy qua hai điểm này trong mạch nhiều hơn.
Ví dụ, hãy xem xét một điện trở 10 Ω và điện áp đặt trên một đầu của nó là 8V. Tương tự, điện áp ở đầu kia của nó là 5V. Vì vậy, chúng ta sẽ nhận được hiệu điện thế 3V (8V-5V) trên cực điện trở. Để tìm dòng điện qua điện trở, chúng ta có thể sử dụng định luật Ohm. Dòng điện trong mạch này sẽ là 0,3A.
Nếu tăng điện áp từ 8V lên 40V thì hiệu điện thế điện trở sẽ là 40V – 5V = 35V. Điều này sẽ tạo ra dòng điện 3,5A. Khi hiệu điện thế giữa các điện trở tăng thì dòng điện cũng sẽ tăng.
Để đo điện áp của bất kỳ điểm nào trong mạch, chúng ta phải so sánh nó với điểm tham chiếu chung. Chúng ta thường sử dụng chân 0V hoặc chân nối đất làm điểm tham chiếu trong mạch để đo hiệu điện thế.
Phác thảo nhanh
- Sự khác biệt tiềm năng là gì
- Ví dụ về sự khác biệt tiềm năng
- Mạng phân áp
- Công thức chia điện áp
- Ví dụ về bộ chia điện áp
- Phần kết luận
Sự khác biệt tiềm năng là gì
Sự khác biệt tiềm năng, còn được gọi là điện áp, là một khái niệm cốt lõi trong điện. Về cơ bản nó mô tả sự khác biệt về năng lượng điện thế giữa hai điểm trong mạch điện. Sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm làm cho điện tích di chuyển từ điểm có điện thế cao hơn đến điểm có điện thế thấp hơn. Điều này sẽ dẫn đến dòng điện chạy qua. Chúng tôi đo lường sự chênh lệch điện thế bằng vôn (V) và đó là yếu tố quan trọng trong việc xác định cách thức hoạt động của điện trong mạch điện và cách các thiết bị điện hoạt động.
Ví dụ về sự khác biệt tiềm năng
Trong hình ảnh, điện thế đặt trên điện trở ở một đầu là 10 V. Điện thế ở đầu thứ hai của điện trở là 5 V.
Để tính hiệu điện thế ở hai đầu điện trở, hãy trừ điện thế cao hơn khỏi điện thế thấp hơn:
Hiệu điện thế tính được trên điện trở là 5V.
Dòng điện trong điện trở tỷ lệ thuận với điện thế đặt vào. Nếu hiệu điện thế giữa hai điểm bất kỳ lớn hơn, bạn sẽ thấy dòng điện lớn.
Sử dụng định luật Ohm để tìm dòng điện.
Bây giờ, tăng điện thế từ 10V lên 20V ở một đầu của điện trở và 5V lên 10V ở đầu kia. Hiệu điện thế sẽ là 10 V. Sử dụng định luật Ohm, bạn có thể tìm được dòng điện qua điện trở có cường độ 8 ampe.
Điện tích làm cho dòng điện chạy qua. Nhưng tiềm năng không di chuyển hoặc chảy về mặt vật lý. Điện thế được áp dụng trên hai điểm cụ thể bất kỳ trong mạch.
Để tìm tổng điện áp mạch, chúng ta phải cộng tất cả các điện áp được kết nối trong mạch nối tiếp. Điều này có nghĩa là khi bạn có điện trở (TRONG 1 , TRONG 2 , Và TRONG 3 ) mắc nối tiếp, bạn chỉ cần tính tổng điện áp của chúng để tìm ra tổng điện áp:
Mặt khác, khi bạn mắc song song các điện trở, điện áp trên mỗi điện trở hoặc phần tử vẫn giữ nguyên. Song song, điện áp trên mỗi điện trở bằng nhau và có thể biểu thị như sau:
Mạng phân áp
Chúng ta biết rằng nếu chúng ta mắc nối tiếp nhiều điện trở qua một hiệu điện thế, một điện trở mới mạch chia điện áp se hinh thanh. Mạch này chia điện áp cung cấp cho các điện trở theo một tỷ lệ cụ thể. Mỗi điện trở nhận được một phần điện áp tương ứng với điện trở của nó.
Nguyên lý mạch chia điện áp này chỉ áp dụng cho các điện trở mắc nối tiếp. Nếu chúng ta mắc song song các điện trở thì sẽ tạo ra một thiết lập hoàn toàn khác, được gọi là mạng phân chia dòng điện.
Bộ phận điện áp
Mạch đã cho giải thích khái niệm cơ bản của mạch chia điện áp. Trong mạch này, các điện trở khác nhau mắc nối tiếp. Có 4 điện trở mắc nối tiếp có tên R 1 , R 2 , R 3 , Và R 4 . Tất cả các điện trở này đều có chung một điểm tham chiếu bằng 0 volt hoặc nối đất.
Khi mắc các điện trở nối tiếp, điện áp nguồn (TRONG S ) được phân bố trên mỗi điện trở. Bạn sẽ thấy mỗi điện trở sẽ giảm một số điện áp. Điều này có nghĩa là mỗi điện trở sẽ nhận được một phần điện áp tổng.
Tiếp theo, sử dụng Định luật Ohm để thể hiện mạch này. Theo định nghĩa của định luật Ôm, dòng điện (I) chạy qua dãy điện trở bằng điện áp nguồn (TRONG S ) chia cho tổng điện trở (R T ).
Biểu thức toán học định luật Ohm được đưa ra là
Bây giờ hãy sử dụng định luật Ohm và chỉ cần nhân dòng điện (TÔI) với sức đề kháng (R) giá trị của mỗi điện trở.
Ở đâu TRONG đại diện cho sự sụt giảm điện áp.
Sau khi di chuyển từ điểm này sang điểm khác dọc theo dãy điện trở, điện áp tại mỗi điểm sẽ tăng lên khi bạn tổng hợp các điện áp giảm xuống. Tất cả các tổng sụt áp riêng lẻ đều bằng điện áp đầu vào mạch (TRONG S ) .
Không cần thiết phải tìm tổng dòng điện để tìm điện áp tại một điểm cụ thể. Bạn có thể sử dụng một công thức đơn giản để tính độ sụt áp tại bất kỳ điểm nào bằng cách xem xét điện trở của điện trở và dòng điện chạy qua nó. Điều này giúp đơn giản hóa việc phân tích mạch và giúp hiểu cách phân phối điện áp trong mạch.
Công thức chia điện áp
Trong công thức trên, V(x) đại diện cho điện áp và R(x) bằng điện trở do điện áp này tạo ra. Ký hiệu RT biểu thị tổng điện trở nối tiếp của các điện trở và VS là điện áp nguồn.
Công thức chia điện áp
Hãy xem xét mạch dưới đây để tìm điện áp đầu ra của mạch trên R2 bằng cách sử dụng quy tắc chia điện áp.
Trong mạch này, V TRONG biểu thị điện áp cung cấp. Đó là dòng điện chạy qua mạch. Dòng điện này chảy theo cả hai hướng.
Hãy xem xét TRONG R1 Và TRONG R2 là sự sụt giảm điện áp của R 1 Và R 2 . Khi các điện trở đã cho được mắc nối tiếp thì điện áp đầu vào V TRONG của mạch sẽ bằng tổng của tất cả các điện áp riêng lẻ rơi vào mỗi điện trở.
Để tính điện áp rơi trên mỗi điện trở, hãy sử dụng phương trình định luật Ohm:
Tương tự, đối với điện trở R 2
Từ hình ảnh, chúng ta có thể thấy rằng điện áp trên R 2 là V NGOÀI . Điện áp đầu ra này có thể được đưa ra là:
Từ phương trình trên, chúng ta có thể tính được điện áp đầu vào V TRONG .
Để tính tổng dòng điện theo V ngoài điện áp, sử dụng V ở trên ngoài phương trình.
Vì thế chữ V ngoài phương trình sẽ trở thành:
Bây giờ hãy xem xét một mạch chia nhiều điện áp có nhiều đầu ra trên các điện trở.
Phương trình đầu ra sẽ trở thành:
Ở đây, trong phương trình trên, TRONG X là điện áp đầu ra.
R X là tổng các điện trở mắc trong mạch.
Các giá trị có thể có của R X là:
Nếu như TRONG là viết tắt của điện áp cung cấp. Sau đó, điện áp đầu ra có thể được đưa ra là:
Từ các phương trình trên, chúng ta có thể kết luận rằng điện áp rơi trên các điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với giá trị hoặc độ lớn của điện trở. Theo định luật điện áp Kirchhoff, điện áp rơi trên tất cả các điện trở nhất định phải bằng điện áp đầu vào của nguồn.
Vì vậy, bạn có thể tìm độ sụt áp của điện trở bằng công thức chia điện áp.
Ví dụ về bộ chia điện áp
Xét một mạch chia điện áp có ba điện trở mắc nối tiếp, tạo ra hai điện áp đầu ra từ một 240 V cung cấp. Các giá trị điện trở như sau:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
Điện trở tương đương của mạch được tính như sau:
Bây giờ, hai điện áp đầu ra được xác định như sau:
Cường độ dòng điện trong mạch được cho bởi:
Do đó, điện áp rơi trên mỗi điện trở như sau:
Phần kết luận
Bộ chia điện áp là một mạch thụ động cơ bản được sử dụng trong điện tử. Mạch này có thể giảm điện áp đầu ra so với điện áp đầu vào. Bạn có thể đạt được mức giảm điện áp này sau khi kết nối nhiều điện trở nối tiếp. Giá trị của điện trở phụ thuộc vào giá trị sụt áp mà bạn muốn đạt được. Những điện trở này sẽ tạo ra một phần điện áp cố định được xác định bởi tỷ số điện trở.
Điện trở là thành phần quan trọng của mạch vì chúng có thể giới hạn điện áp của mạch theo Định luật Ohm. Các điện trở mắc nối tiếp có dòng điện không đổi chạy qua mỗi điện trở. Bạn có thể tính toán và duy trì điện áp không đổi trong khi thiết kế mạch điện tử với sự trợ giúp của công thức chia điện áp.