Dzielnik napięcia

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Przykład prostego dzielnika napięcia (rezystancyjnego)

Dzielnik napięciaczwórnik, który zapewnia uzyskanie określonego stosunku pomiędzy napięciem wejściowym a wyjściowym. Dzielniki napięć buduje się z elementów pasywnych (np. rezystory, kondensatory lub cewki)[1].

Stosunek napięcia wejściowego U_1 do wyjściowego U_2 dzielnika napięcia oznaczamy K_u i nazywamy przekładnią dzielnika[1]:

K_u={U_1 \over U_2}.

Dzielnik napięcia rezystancyjny[edytuj | edytuj kod]

Napięcie wyjściowe nieobciążonego dzielnika zasilanego jest zawsze mniejsze od napięcia zasilania i zależy tylko od stosunku wartości użytych oporników oraz wartości napięcia wejściowego:

U_{wy}=U_{we}\cdot\frac{R_1}{R+R_1}

Wynika to z faktu, że natężenie prądu elektrycznego płynącego przez nieobciążony dzielnik napięcia ma wartość taką samą dla obu elementów:

I=\frac{U_{we}}{R+R_1}

natomiast spadek napięcia na oporniku R1 wynosi:

U_{wy}=I\cdot R_1

Wyprowadzenie głównego wzoru Uwy przy użyciu powyższych informacji można przeprowadzić następująco:

1. U=I \cdot R
2. U_{we}=I \cdot (R + R_1)
3. U_{wy}=I \cdot R_1
4. I=\frac{U}{R}
5. I_1=\frac{U_{we}}{R+R_1}
6. I_2=\frac{U_{wy}}{R_1}
7. Natężenie jest takie samo, przy założeniu, że dzielnik napięcia nie jest obciążony: I_1=I_2
8. \frac{U_{we}}{R+R_1}=\frac{U_{wy}}{R_1}
9. U_{wy}=U_{we}\cdot\frac{R_1}{R+R_1}

Zastosowania dzielnika napięcia[edytuj | edytuj kod]

Najczęściej używanym typem dzielnika napięcia jest potencjometr, będący dzielnikiem rezystancyjnym. Jest to specyficzna odmiana dzielnika, w której wartości R i R1 mogą być płynnie regulowane, co można wykorzystać do regulacji napięcia wyjściowego w zależności od prądu obciążenia.

Dzielniki napięcia w postaci potencjometrów są używane w każdym układzie audiofonicznym do regulacji głośności - bowiem opisana powyżej zasada dzielnika napięcia jest wykorzystywana zarówno w potencjometrach analogowych (regulacja płynna) jak i cyfrowych (regulacja skokowa).

Wartości użytych rezystancji mogą być dokładnie zmierzone, czyli napięcie wyjściowe może być również obliczone z dużą dokładnością. Tę właściwość dzielnika napięcia wykorzystuje się do poszerzania zakresu pomiarowego woltomierzy. Woltomierz mierzy napięcie dołączone do jego zacisków. Jeśli mierzone napięcie zostanie podłączone przez dzielnik napięcia wówczas:

U_{woltomierza}=U_{dzielnika}=U_{mierzone}\cdot\frac{R_1}{R+R_1}

dlatego też:

U_{mierzone}=U_{woltomierza}\cdot\frac{R+R_1}{R_1}=U_{woltomierza}\cdot k

gdzie stała k jest zawsze większa od jedności (następuje więc poszerzenie zakresu pomiarowego), a jej wartość wynika tylko ze stosunku użytych rezystancji.

Dzielnik napięcia może się składać z więcej niż dwóch elementów połączonych szeregowo. Takie rozwiązanie jest stosowane np. w woltomierzach o zmiennych zakresach pomiarowych. Każde pośrednie napięcie wyjściowe reprezentuje odpowiedni zakres pomiarowy, którego wartość wynika z odpowiednich wartości rezystancji użytych w dzielniku.

Dzielnik napięcia przemiennego[edytuj | edytuj kod]

Dzielniki napięcia mogą być także używane w układach prądu i napięcia przemiennego. Niemniej jednak, przy zasilaniu prądem przemiennym należy wziąć pod uwagę przesunięcia fazowe wynikające z występowania możliwych reaktancji pojemnościowych i indukcyjnych w samym dzielniku, jak również i w zasilającym obwodzie.

Najbardziej korzystnym jest używanie dzielnika napięciowego zbudowanego z bezindukcyjnych, bezpojemnościowych rezystorów, niemniej jednak nie zawsze jest to możliwe. Czasami więc stosuje się dzielniki pojemnościowe - zbudowane z dwóch kondensatorów.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Przetworniki pomiarowe wielkości elektrycznych. W: Augustyn Chwaleba, Maciej Poniński, Andrzej Siedlecki: Metrologia elektryczna. Wyd. ósme zmienione. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-techniczne, 2003, s. 106. ISBN 83-204-2826-2. (pol.)

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Wikibooks - Dzielnik napięcia