電位差と抵抗分圧

任意の点にわたる電位差を測定するために使用できる単位は、a と呼ばれます。 ボルト 。ボルトは 1 オームの抵抗の両端にかかる電位差であり、高い方の端子から低い方の端子へ電流が流れます。

電位差は常に、より高い電位値からより低い電位値へと流れます。 1V を、1 アンペアの電流に 1 オームの抵抗を掛けたときの電位として定義することもできます。電位差を説明するには、オームの法則の式が使用されます。これは次のようになります。 V=I×R 。

オームの法則によれば、線形回路内の電流は電位差の増加とともに増加します。任意の 2 点間に大きな電位差がある回路では、回路内のこれら 2 点間に流れる電流が増加します。

たとえば、10 Ω の抵抗器を考えてみます。その一端にかかる電圧は 8V です。同様に、もう一方の端の電圧は 5V です。したがって、抵抗端子には 3V (8V ～ 5V) の電位差が生じます。抵抗にかかる電流を求めるには、オームの法則を使用できます。この回路の電流は 0.3A になります。

電圧を8Vから40Vに上げると、抵抗の電位差は40V – 5V = 35Vになります。これにより、3.5A の電流が流れます。抵抗器の両端の電位差が増加すると、電流も増加します。

回路内の任意の点の電圧を測定するには、それを共通の基準点と比較する必要があります。通常、電位差を測定するための回路内の基準点として 0V またはグランドピンを使用します。

概要

• 潜在的な違いとは何ですか
• 電位差の例
• 分圧器ネットワーク
• 分圧器の公式
• 分圧器の例
• 結論

潜在的な違いとは何ですか

電圧とも呼ばれる電位差は、電気の中核概念です。これは基本的に、電気回路内の 2 点間の電位エネルギーの差を表します。 2 点間の電位差により、電荷が高い電位点から低い点へ移動します。そうすると電流が流れることになります。私たちは電位差をボルト (V) 単位で測定します。これは、回路内で電気がどのように動作し、電気機器がどのように動作するかを決定する重要な要素です。

電位差の例

この図では、抵抗器の一端にかかる電位は 10 V です。抵抗器のもう一方の端の電位は 5 V です。

抵抗の両端の電位差を計算するには、低い電位から高い電位を引きます。

抵抗器の両端の電位差は 5V と計算されます。

抵抗器に流れる電流は、印加された電位に比例します。任意の 2 点間の電位差が大きければ、大きな電流が流れます。

オームの法則を使用して電流を求めます。

ここで、抵抗の一端の電位を 10V から 20V に増加させ、もう一端の電位を 5V から 10V に増加させます。電位差は 10 V になります。オームの法則を使用すると、抵抗に流れる電流が 8 アンペアであることがわかります。

電荷によって電流が流れます。しかし、可能性は物理的に移動したり流れたりするものではありません。電位は、回路内の任意の 2 つの特定のポイント間に印加されます。

回路の合計電圧を求めるには、直列回路内のすべての接続電圧を合計する必要があります。つまり、抵抗がある場合、 （で ₁ 、 で ₂ 、 そして で ₃ ） 直列に接続されている場合は、単純にそれらの電圧を合計して合計電圧を求めます。

一方、抵抗を並列に接続すると、各抵抗または素子の両端の電圧は同じままになります。並列では、各抵抗の両端の電圧は等しく、次のように表すことができます。

分圧器ネットワーク

電位差を挟んで複数の抵抗を直列に接続すると、新しい抵抗が発生することがわかっています。 分圧回路 形成されます。この回路は、電源電圧を特定の比率で抵抗器間で分割します。各抵抗器は、その抵抗値に応じて電圧の一部を取得します。

この分圧回路の原理は、直列に接続された抵抗にのみ適用されます。抵抗を並列に接続すると、まったく異なる設定になります。 分流器ネットワーク。

電圧分割

与えられた回路は、分圧回路の基本概念を説明します。この回路では、異なる抵抗が直列に接続されています。という名前の4つの抵抗が直列に接続されています。 R ₁ 、R ₂ 、R ₃ 、 そして R ₄ 。これらすべての抵抗は、ゼロボルトまたはグランドに等しい共通の基準点を共有します。

抵抗を直列に接続すると、電源電圧が （で _S ） は各抵抗器に分配されます。各抵抗がある程度の電圧を降下させることがわかります。これは、各抵抗が合計電圧の一部を取得することを意味します。

次に、この回路をオームの法則を使って表現します。オームの法則の定義によれば、一連の抵抗器を流れる電流 (I) は電源電圧に等しくなります。 （で _S ） 合計抵抗で割った値 (R _T ）。

オームの法則の数式は次のように与えられます。

ここでオームの法則を使用し、単純に電流を乗算します。 （私） 抵抗とともに (R) 各抵抗の値。

どこ で 電圧降下を表します。

一連の抵抗器に沿ってある点から別の点に移動すると、電圧降下を合計すると、各点の電圧が増加します。個々の電圧降下の合計はすべて回路の入力電圧に等しい （で _S ） 。

特定の点の電圧を求めるために回路電流の合計を求める必要はありません。簡単な式を使用して、抵抗器の抵抗値と抵抗器を流れる電流を考慮することで、任意の点での電圧降下を計算できます。これにより、回路の解析が簡素化され、回路内で電圧がどのように分布するかを理解するのに役立ちます。

分圧器の公式

上の式では、 V(x) は電圧を表し、 処方箋） は、この電圧によって生成される抵抗に等しくなります。記号 RT は抵抗器の合計直列抵抗を示し、VS は電源電圧です。

分圧器の公式

分圧則を使用して R2 両端の回路の出力電圧を見つけるには、以下の回路を考えてください。

この回路では、V _で は電源電圧を示します。回路を流れる電流のことです。この電流は両方向に流れます。

考えてみましょう で _R1 そして で _R2 の電圧降下になる R ₁ そして R ₂ 。与えられた抵抗が直列に接続されているため、入力電圧 V _で 回路の は、各抵抗で降下する個々の電圧の合計に等しくなります。

各抵抗器の両端の個別の電圧降下を計算するには、オームの法則の式を使用します。

抵抗器についても同様に、 R ₂

画像から、R の両端の電圧が ₂ Vです _外 。この出力電圧は次のように与えられます。

上式から、入力電圧 V を計算できます。 _で 。

合計電流を V で計算するには _外 電圧は上記の V を使用してください _外 方程式。

それで、V _外 方程式は次のようになります。

ここで、抵抗の両端に複数の出力を含む複数の分圧器回路を考えてみましょう。

出力方程式は次のようになります。

ここで、上式では、 で _バツ は出力電圧です。

R _バツ 回路内に接続されているすべての抵抗の合計です。

可能な値は、 R _バツ は：