Схеми дільника струму пояснюються формулою та практичним обладнанням

При проектуванні електронної схеми існує багато ситуацій, коли схема вимагає різних значень джерел напруги та струму. Наприклад, при встановленні попередньо встановленої напруги для Операційного підсилювача дуже часто використовується схема потенційного дільника для отримання необхідних значень напруги. Але що, якщо нам потрібне конкретне значення струму? Подібно до дільника напруги, існує ще один тип ланцюга, який називається дільником струму, який може бути використаний для розподілу загального струму на кілька в межах замкнутого кола. Отже, у цьому підручнику ми дізнаємося, як побудувати просту схему дільника струму за допомогою резистивного методу (використовуючи лише резистори). Зверніть увагу, що також можна зробити дільник струму за допомогою котушок індуктивності, і робота обох ланцюгів буде однаковою.

Робота схеми дільника струму

Резистор є найбільш часто використовуваним пасивним компонентом в електроніці, і дуже легко побудувати дільник струму за допомогою резисторів. Дільник струму - це лінійний контур, який розділяє загальний струм, що протікає в ланцюг, і створює ділення або виробляє частку загального струму.

Згідно з правилом дільника струму, струм, що протікає через будь-яку паралельну гілку ланцюга, буде дорівнює добутку загального струму та відношення опору протилежної гілки до загального опору. Таким чином, за допомогою правила ділення струму ми можемо розрахувати струм, що протікає через гілку, якщо знаємо загальну величину струму та опору інших гілок. Ми будемо більше розуміти це, продовжуючи.

Поточний дільник можна легко побудувати за допомогою KCL ( чинний закон Кірхгофа) та закон Ома. Давайте подивимось, як цей поділ відбувається на паралельно з'єднаний резистивний контур.

На зображенні вище два резистори в 1 Ом паралельно підключені, що є R1 і R2. Ці два резистори ділять загальний струм, що протікає через резистор. Оскільки напруга на цих двох резисторах однакове, струм, що протікає через кожен резистор, можна розрахувати за допомогою формули дільника струму

Таким чином, загальний струм становить I _Сума = I _R1 + I _R2 згідно з чинним законом Кірхоффа.

Тепер, щоб знайти струм кожного резистора, ми використовуємо закон Ома I = V / R на кожному резисторі. У такому випадку

I _R1 = V / R1 і I _R2 = V / R2

Отже, якщо ми використовуємо ці значення в I _Total = I _R1 + I _R2, загальний струм буде

Сумарний струм = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)

Таким чином, V = I _{загальний} (1 / R1 + 1 / R2) ^-1 = I _{загальний} (R1R2 / R1 + R2)

Отже, якщо ми можемо розрахувати загальний опір і загальний струм, то, використовуючи наведену вище формулу, ми можемо отримати розділений струм через резистор. В даний час правила подільника формула обчислити для струму через R1 може бути задана як

I _R1 = V / R1 = I _{загальна} I _R1 = I _{загальна} (R2 / (R1 + R2))

Аналогічно, формули правила ділення струму для обчислення струму через R2 можна подати як

I _R2 = V / R2 = I _{загальна} I _R2 = I _{загальна} (R1 / (R1 + R2))

Отже, коли резисторів більше двох, потрібно розрахувати загальний або еквівалентний опір, щоб з’ясувати ділений струм у кожному резисторі, використовуючи формулу

I = V / R

Тестування схеми дільника струму в апаратному забезпеченні

Давайте подивимось, як цей поточний дільник працює в реальному сценарії.

У наведеній вище схемі є три резистори, які підключені до постійного або постійного джерела струму 1А. Всі резистори розраховані на 1 Ом. Тому R1 = R2 = R3 = 1 Ом.

Ця схема перевіряється на макеті, підключаючи резистори один за одним в паралельній конфігурації з джерелом постійного струму 1А, підключеним по ланцюгу. Ви також можете перевірити цю просту схему постійного струму, щоб дізнатись, як працює джерело струму та як побудувати його самостійно. На зображенні нижче один резистор підключений по всій схемі.

Струм показує 1А в мультиметрі при підключенні через резистор. Далі додається другий резистор на 1 Ом. Струм впав до половини, приблизно 500 мА в кожному резисторі, як показано нижче

Чому це сталося? Давайте з’ясуємо, використовуючи поточний розрахунок дільника. Коли два резистори 1 Ом підключені паралельно, еквівалентний опір буде -

R _{Еквівалент} = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 Ом

Тому, коли два опори в 1 Ом з'єднуються паралельно, еквівалентний опір стає 0,5 Ома. Таким чином, сила струму через R1 становить

I _R1 = I _{загальний} (R _{еквівалент} / R1) I _R1 = 1A (0,5 Ом / 1 Ом) = 0,5 А

Стільки ж струму протікає через інший резистор, оскільки R2 - це той самий резистор 1 Ом, а струм постійний до 1А. Мультиметр показує приблизно 0,5 А, який проходить через два резистори.

Тепер в ланцюг підключений додатковий резистор на 1 Ом. Зараз мультиметр показує приблизно 0,33 А струму, що протікає через кожен резистор.

Оскільки паралельно підключено три резистори, давайте з’ясуємо еквівалентний опір трьох резисторів при паралельному підключенні

R _{еквівалент} = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R _{еквівалент} = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R _{еквівалент} = 1/3 R _{еквівалент} = 0,33 Ом

Тепер струм через кожен резистор, IR = I _{загальний} (R _{еквівалент} / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ом / 1 Ом) IR = 0,33 Amp

Мультиметр показує, що в кожному резисторі протікає приблизно 0,33 ампер, оскільки всі резистори мають значення 1 Ом і підключені в ланцюг, де поточний струм зафіксовано на 1А. Ви також можете переглянути відео в кінці сторінки, щоб перевірити, як працює схема.

Поточні програми-роздільники

Основне застосування дільника струму полягає у виробленні частки загального струму, доступного в ланцюзі. Однак у деяких випадках компонент, який використовується для передачі струму, має межу, скільки струму насправді протікає через компонент. Надмірна сила струму спричиняє збільшення тепловіддачі, а також зменшує тривалість життя компонентів. Використовуючи дільник струму, можна мінімізувати струм, що протікає через компонент, і, таким чином, можна використовувати менший розмір компонента.

Наприклад, у випадку, коли потрібна більша потужність резистора; паралельне додавання декількох резисторів зменшує тепловіддачу, і менші ватові резистори можуть виконувати ту саму роботу.