pembagi arus - perangkat yang memungkinkan Anda membagi arus dalam rangkaian menjadi dua komponen, untuk menggunakan salah satunya. Dengan kata lain, pembagi arus diperlukan jika perangkat tidak dirancang untuk arus tinggi, dan kita hanya membutuhkan sebagian dari arus ini.
Prinsip operasi pembagi arus didasarkan pada hukum pertama Kirchhoff - jumlah arus yang berkumpul di simpul sama dengan nol. Jika kita menggambar analogi dengan air, maka itu dapat direpresentasikan sebagai dasar sungai, yang bercabang menjadi dua aliran keluar yang lebih kecil.
Untuk mencari arus I 1 dan I 2, kita menggunakan hukum Ohm, tetapi pertama-tama kita mencari hambatan ekivalen untuk sambungan paralel.
Pembagi arus digunakan dalam alat pengukur, misalnya, saat mengukur arus tinggi. Dengan bantuan resistensi tambahan -"melangsir"memperluas jangkauan pengukuran amperemeter. Untuk melakukan ini, shunt dihubungkan secara paralel dengan ammeter. Akibatnya, arus mengalir melalui ammeter, mengetahui yang mana, Anda dapat menemukan arus total yang mengalir di sirkuit. Biasanya, shunt memiliki resistansi yang lebih kecil daripada ammeter, sehingga sebagian besar arus akan melewatinya.
Mari kita turunkan faktor pembagi (shunting)n. Kami akan mengasumsikan bahwa parameter dengan indeks 1 milik ammeter (perangkat), dan parameter dengan indeks 2 milik shunt. Parameter tanpa indeks adalah umum.
Pertimbangkan sebuah contoh.
Dengan amperemeter dengan batas pengukuran 1 A dan hambatan dalam 12 ohm, perlu untuk mengukur arus 3 A. Berapakah hambatan shunt?
Dari rumus untuk koefisien shunting, kami menyatakan R w
Satu lagi contoh
Berapakah batas pengukuran baru amperemeter, setelah diselang dengan hambatan 10 ohm, jika batas yang lama adalah 0,5 A? Hambatan mekanisme pengukuran ammeter adalah 25 ohm.
Mari kita hitung koefisien shunting
Kemudian batas pengukuran baru dari amperemeter
pembagi tegangan- perangkat di mana tegangan input dan output dihubungkan oleh koefisien transfer 0 a 1 (\displaystyle 0\leqslant a\leqslant 1).
YouTube ensiklopedis
-
1 / 5
Pembagi tegangan resistif paling sederhana terdiri dari dua resistor yang dihubungkan secara seri dan dihubungkan ke sumber tegangan U (\gaya tampilan U). Karena resistor dihubungkan secara seri, arus yang melaluinya akan sama sesuai dengan aturan pertama Kirchhoff. Penurunan tegangan pada setiap resistor, menurut hukum Ohm, akan sebanding dengan resistansi (arus, seperti yang ditetapkan sebelumnya, adalah sama):
U = I R (\displaystyle \ U=IR).
Untuk setiap resistor kita memiliki:
( U 1 = I R 1 U 2 = I R 2 (\displaystyle \left\((\begin(array)(l l)U_(1)=IR_(1)\\U_(2)=IR_(2)\end( array))\kanan.)
Membagi ekspresi untuk dengan ekspresi untuk, kita berakhir dengan:
U 1 U 2 = R 1 R 2 (\displaystyle (\frac (U_(1))(U_(2)))=(\frac (R_(1))(R_(2)))) Jadi rasio tegangan U 1 (\displaystyle U_(1)) dan U 2 (\gaya tampilan U_(2)) persis sama dengan rasio hambatan R 1 (\gaya tampilan R_(1)) dan R 2 (\gaya tampilan R_(2)).
Lebih jauh
U 1 = R 1 R 2 U 2 (\displaystyle U_(1)=(\frac (R_(1))(R_(2)))U_(2))
U 1 + U 2 = R 1 R 2 U 2 + U 2 (\displaystyle U_(1)+U_(2)=(\frac (R_(1))(R_(2)))U_(2)+U_ (2))
U = (R 1 R 2 + 1) U 2 (\displaystyle U=\left((\frac (R_(1))(R_(2)))+1\kanan)U_(2))
Itu.
U = (R 1 + R 2 R 2) U 2 (\displaystyle U=\left((\frac (R_(1)+R_(2))(R_(2)))\right)U_(2))
Di mana:
U 2 = U R 2 R 1 + R 2 (\displaystyle U_(2)=U(\frac (R_(2))(R_(1)+R_(2))))Perlu diperhatikan bahwa hambatan beban pembagi tegangan harus jauh lebih besar dari hambatan pembagi itu sendiri, sehingga dalam perhitungan hambatan ini dirangkai secara paralel. R 2 (\gaya tampilan R_(2)) bisa diabaikan. Untuk memilih nilai resistansi tertentu dalam praktik, sebagai aturan, cukup mengikuti algoritma berikut. Pertama, perlu untuk menentukan besarnya arus pembagi yang beroperasi dengan beban terputus. Arus ini harus secara signifikan lebih besar dari arus (biasanya, kelebihan 10 kali besarnya) yang dikonsumsi oleh beban, tetapi, bagaimanapun, arus yang ditentukan tidak boleh membuat beban berlebihan pada sumber tegangan. U (\gaya tampilan U). Berdasarkan besarnya arus, menurut hukum Ohm, nilai hambatan total ditentukan R = R 1 + R 2 (\displaystyle R=R_(1)+R_(2)). Tetap hanya untuk mengambil nilai resistansi spesifik dari seri standar, rasio nilainya mendekati rasio tegangan yang diperlukan, dan jumlah nilai mendekati yang dihitung. Saat menghitung pembagi nyata, perlu memperhitungkan koefisien suhu resistansi, toleransi untuk nilai resistansi nominal, kisaran perubahan tegangan input dan kemungkinan perubahan sifat beban pembagi, serta daya disipasi maksimum dari resistor - itu harus melebihi daya yang dialokasikan untuk mereka.
Aplikasi
Pembagi tegangan sangat penting dalam desain sirkuit. Sebagai pembagi tegangan reaktif, sebagai contoh, seseorang dapat menyebutkan filter listrik paling sederhana, dan sebagai filter nonlinier, penstabil tegangan parametrik.
Pembagi tegangan telah digunakan sebagai perangkat penyimpanan elektromekanis di AVM. Dalam perangkat semacam itu, nilai yang disimpan sesuai dengan sudut rotasi rheostat. Perangkat tersebut dapat menyimpan informasi tanpa batas.
Sirkuit umpan balik di amplifier
Dengan bantuan pembagi tegangan resistif di sirkuit umpan balik, penguatan tahap diatur ke
Segala sesuatu dalam hidup kita dapat dibagikan! :-). Mari kita bayangkan sebuah sungai yang memiliki aliran yang sangat besar.
Ini adalah aliran air yang mengalir dengan kecepatan yang sangat tinggi! Itu menghanyutkan batu, tanah, pohon di jalan. Tapi bayangkan sungai ini ada di dekat rumah Anda. Dalam satu atau dua tahun, rumah Anda akan hanyut nafig!
Untuk mencegah hal ini terjadi, Anda perlu melemahkan aliran sungai sehingga alirannya sangat lemah. Contohnya seperti di sini.
Tapi bagaimana melakukannya? Dan mengapa kita tidak menggali saluran besar sehingga sebagian besar air mengalir melaluinya. Dan ini sebuah ide bagus Bukankah begitu?
Lelucon dari seluruh keajaiban ini adalah bahwa di setiap sungai, kecepatan air akan berkurang! Dalam teknik listrik dan elektronik, semuanya sama! Sungai adalah kawat, kekuatan aliran adalah kekuatan arus, lebar sungai adalah hambatan, tegangan adalah sudut sungai. Semuanya dasar dan sederhana!
Untuk membagi arus, kita membutuhkan dua resistor. Dalam artikel resistansi, kita tahu bahwa resistor dapat dihubungkan secara seri dan paralel. Pada koneksi serial resistor, kami memiliki penurunan tegangan pada setiap resistor, sehingga kami mendapat pembagi tegangan. Ketika resistor dihubungkan secara paralel, kita mendapatkan pembagi arus. Mari kita lihat rangkaian dua resistor yang dihubungkan secara paralel ini:
Kedua resistor ini dapat diganti dengan satu resistor. Resistansi total akan menjadi:
Tegangan U antara titik A dan B dianggap umum untuk setiap resistor, karena kita memiliki ini: dua buah resistor dirangkai secara paralel.
Ini berarti bahwa arus bersama juga harus mengalir melalui mereka. Ingat aturannya ketika dihubungkan secara paralel, tegangan pada resistor adalah sama, dan arus akan sama dengan:
Bagaimana kita bisa menentukan berapa banyak arus yang kita lewati melalui setiap resistor? Menurut Hukum Ohm
Oleh karena itu kita mendapatkan:
Dari sini
dan 
Apakah ada yang jelas? Singkatnya, jangan repot-repot. Sederhananya, jika alih-alih beberapa jenis resistor kita menghubungkan beberapa jenis beban, misalnya, kipas dari komputer, maka kita dapat mengatur kekuatan arus di dalamnya, dan karenanya daya, dengan menghubungkan resistor secara paralel dengan output . Dan yang mana, Anda bisa melihat rumusnya. Itu disebut jalan pintas . Mari kita lihat dalam praktiknya apa itu apa.
Berikut adalah dua resistor kami
Kami mengukur nilai resistansi resistor tebal pertama. Siapa yang tidak ingat bagaimana ini dilakukan, silakan klik di sini.
Kami mengukur nilai detik
Kami mengambil Power Supply kami yang terkenal dan mengaturnya ke 12 Volts
Kami menyolder kedua ujung resistor dan mengukur kekuatan arus pada resistor tebal
Kami mengukur kekuatan arus pada resistor tipis
Kami menyoldernya secara paralel dan mengukur kekuatan arus pada resistor yang terhubung paralel
0,06+0,14=20. Kami memiliki 0.21 amp. 0,01 - kesalahan instrumen.
Dan mari kita lihat apakah hukum Ohm bekerja? Pertimbangkan resistor tebal. Catu daya kami memiliki kesalahan pengukuran arus yang layak, tetapi ini cukup untuk bekerja dengan unit seperti itu. Tapi kira-kira, kita masih bisa memeriksa hukum Ohm.
saya=U/R
R \u003d U / I \u003d 12 / 0,14 \u003d 85,7 Ohm. Dan kami memilikinya Kesalahan 80.5 dalam 5 ohm. Tapi hukum Ohm bekerja!
Dari sini kami menarik kesimpulan sebagai berikut:
1) Arus yang besar mengalir melalui hambatan yang lebih kecil, sehingga daya yang turun pada hambatan tersebut akan lebih besar. Oleh karena itu, semua resistor yang digunakan dalam rangkaian dengan tegangan yang layak dan resistansi rendah dibuat besar, karena mereka memanas dengan baik, yaitu, mereka membuang lebih banyak daya ke ruang sekitarnya. Dan agar mereka mendingin lebih cepat, area hamburannya harus besar. Bahkan ada resistor besar yang menghabiskan banyak daya.
2) Kuat arus dua resistor yang dihubungkan paralel akan sama dengan kuat arus resistor pertama ditambah kuat arus resistor kedua, yang harus dibuktikan.
- Pembagi arus penting dalam sirkuit sebagai elemen sirkuit untuk menghubungkan perangkat dengan arus pengenal kurang dari yang mengalir di sirkuit.
- Nilai hambatan dipengaruhi oleh faktor luar, seperti suhu. Perubahan suhu mengarah pada pengukuran resistansi pembagi arus. Akibatnya, arus yang melalui cabang rangkaian berubah.
- Pengukuran arus besar. Dua resistansi terhubung. Hampir semua arus mengalir melalui satu, arus kecil (miliampere) mengalir melalui yang kedua. Arus melalui resistansi kedua diukur. Selanjutnya, arus total dihitung.
- Nilai beban yang terhubung ke cabang pembagi arus harus 100-1000 kali lebih kecil dari hambatan pembagi. Jika tidak, rangkaian pembagi tidak akan berfungsi dengan benar.
- Resistansi aktif dari pembagi arus mengurangi efisiensi rangkaian.
- Dianjurkan untuk menggunakan resistor presisi. Ini meningkatkan akurasi tetapi meningkatkan biaya.
Pembagi saat ini
Mari kita menganalisis rangkaian paralel sederhana dan menentukan jumlah arus yang melalui masing-masing resistornya:
Seperti yang sudah Anda ketahui, tegangan di semua komponen rangkaian paralel adalah sama. Berdasarkan ini, Anda dapat mengisi baris atas tabel yang dibahas sebelumnya:
Sekarang, dengan menggunakan hukum Ohm (I = U/R), kita dapat menghitung arus yang melalui setiap resistor (di setiap cabang):
Salah satu prinsip rangkaian paralel menyatakan bahwa arus total dalam rangkaian tersebut sama dengan jumlah arus individu. Jadi dengan menjumlahkan 6mA, 2mA, dan 3mA, kita dapat mengisi total sel saat ini di tabel kita:
Akhirnya, kami menghitung resistansi total sirkuit kami. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan hukum Ohm (R = U / I), atau menggunakan rumus untuk hubungan paralel resistor. Dalam kedua kasus, kita akan mendapatkan jawaban yang sama:
Tabel ini menunjukkan bahwa arus yang melalui setiap resistor terkait dengan resistansinya (mengingat persamaan tegangan di semua resistor). Apalagi hubungan ini berbanding terbalik. Misalnya, arus yang melalui resistor R 1 dua kali lebih banyak melalui resistor R 3, meskipun hambatan yang terakhir adalah dua kali hambatan yang pertama.
Jika kita mengubah tegangan suplai dari rangkaian ini, kita akan menemukan bahwa proporsionalitas rasio tidak akan berubah:
Meskipun tegangan catu daya telah berubah, arus yang melalui resistor R 1 masih dua kali lipat dari arus yang melalui resistor R 3 . Dengan demikian, proporsionalitas antara arus dari berbagai cabang rangkaian adalah murni fungsi dari resistansi.
Selain itu, arus masing-masing cabang rangkaian adalah proporsi tetap dari kekuatan arus totalnya. Meskipun tegangan catu daya empat kali lipat, rasio antara arus cabang mana pun dan arus total tetap tidak berubah:
Karena kemampuannya untuk membagi arus total menjadi bagian-bagian yang proporsional, rangkaian paralel sering disebut pembagi arus . Dengan sedikit matematika, kita dapat memperoleh rumus untuk menghitung arus individu dalam rangkaian yang diberikan nilai resistor, resistansi rangkaian total, dan arus total:
Rasio resistansi total terhadap resistansi individu memiliki proporsi yang sama dengan rasio arus individu terhadap arus total dalam rangkaian. Rumus di atas disebut rumus pembagi arus , dengan bantuannya lebih mudah untuk menentukan arus masing-masing cabang dari rangkaian paralel jika kekuatan arus total diketahui.
Mari kita hitung ulang arus dari masing-masing cabang rangkaian paralel kita menggunakan rumus pembagi arus yang baru saja kita dapatkan (kita akan mengasumsikan bahwa arus total dan resistansi total diketahui oleh kita):
Jika kita membandingkan rumus untuk pembagi tegangan dan pembagi arus, kita dapat melihat bahwa keduanya sangat mirip satu sama lain. Namun, dalam rumus pembagi tegangan, R n (resistansi terpisah) dibagi dengan R total. , dan dalam rumus pembagi saat ini - sebaliknya, R total. habis dibagi Rn:
Hal ini karena rasio resistensi yang sangat mudah untuk membingungkan formula ini. Untuk menghindari kebingungan, Anda harus tahu bahwa rasio hambatan di kedua persamaan harus kurang dari satu (setelah semua, ini adalah persamaan pembagi, bukan pengali!). Jika rasio lebih besar dari satu, maka Anda telah mencampur persamaan. Mengetahui bahwa resistansi total rangkaian seri (pembagi tegangan) selalu lebih besar daripada resistansi individualnya, Rtot. kita harus menempatkan rasio di penyebut, dan R n di pembilang (hanya dalam kasus ini rasio akan kurang dari satu). Sebaliknya, mengetahui bahwa resistansi total dari rangkaian paralel (pembagi arus) selalu lebih kecil daripada resistansi individualnya, Rtot. kita harus menempatkan rasio di pembilang, dan R n di penyebut.
Sirkuit pembagi arus, serta pembagi tegangan, telah menemukan aplikasi di rangkaian listrik alat ukur, di mana bagian dari arus yang diukur harus dilewatkan melalui alat yang sensitif:
