มีอีกวิธีในการลดแรงดันไฟบนโหลด แต่สำหรับวงจรเท่านั้น กระแสตรง. ดูเกี่ยวกับที่นี่

แทนที่จะใช้ตัวต้านทานเพิ่มเติม จะใช้สายโซ่ของไดโอดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมในทิศทางไปข้างหน้า

ประเด็นทั้งหมดคือเมื่อกระแสไหลผ่านไดโอด “ แรงดันไปข้างหน้า» เท่ากันขึ้นอยู่กับประเภทของไดโอดกำลังและกระแสที่ไหลผ่าน - ตั้งแต่ 0.5 ถึง 1.2 โวลต์

สำหรับไดโอดเจอร์เมเนียม แรงดันไฟฟ้าจะลดลง 0.5 - 0.7 V บนไดโอดซิลิคอนจาก 0.6 ถึง 1.2 โวลต์ ขึ้นอยู่กับจำนวนโวลต์ที่คุณต้องการลดแรงดันไฟฟ้าที่โหลด ให้เปิดไดโอดจำนวนที่เหมาะสม

ในการลดแรงดันไฟฟ้าลง 6 V คุณต้องเปิดเครื่องประมาณ: 6 V: 1.0 \u003d ไดโอดซิลิคอน 6 ชิ้น, 6 V: 0.6 \u003d เจอร์เมเนียมไดโอด 10 ชิ้น ไดโอดซิลิคอนเป็นที่นิยมและมีจำหน่ายมากที่สุด

วงจรด้านบนที่มีไดโอดมีการทำงานที่ยุ่งยากมากกว่าการใช้ตัวต้านทานแบบธรรมดา แต่แรงดันไฟขาออกในวงจรที่มีไดโอดนั้นเสถียรกว่าและขึ้นอยู่กับโหลดเล็กน้อย อะไรคือความแตกต่างระหว่างสองวิธีนี้ในการลดแรงดันไฟขาออก?

ในรูปที่ 1 - ความต้านทานเพิ่มเติม - ตัวต้านทาน (ความต้านทานของสายไฟ), รูปที่ 2 - ความต้านทานเพิ่มเติม - ไดโอด

ตัวต้านทาน (ความต้านทานลวด) มีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างกระแสที่ไหลผ่านกับแรงดันตกคร่อม เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นกี่ครั้ง แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนเท่ากัน

จากตัวอย่างที่ 1: ถ้าเราเชื่อมต่ออีกหลอดหนึ่งขนานกับหลอดไฟ กระแสในวงจรจะเพิ่มขึ้น โดยคำนึงถึงความต้านทานรวมของหลอดไฟทั้งสองดวงสูงถึง 0.66 A แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเพิ่มเติมจะเป็น : 12 โอห์ม * 0.66 A = 7.92 V หลอดไฟจะยังคงอยู่: 12 V - 7.92 V = 4.08 V. พวกมันจะลุกไหม้ถึงพื้นเรืองแสง

ภาพที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจะเป็นถ้าแทนที่จะเป็นตัวต้านทานที่มีสายไดโอด

ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสที่ไหลผ่านไดโอดกับแรงดันตกคร่อมมันไม่ใช่เชิงเส้น กระแสสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายครั้ง แรงดันตกคร่อมไดโอดจะเพิ่มขึ้นเพียงสองสามในสิบของโวลต์

เหล่านั้น. ยิ่งกระแสของไดโอดมากเท่าไร ความต้านทานก็จะยิ่งน้อยลง (เมื่อเทียบกับตัวต้านทาน) แรงดันตกคร่อมไดโอดนั้นขึ้นอยู่กับกระแสในวงจรเล็กน้อย

ไดโอดในวงจรดังกล่าวทำหน้าที่เป็นตัวปรับแรงดันไฟฟ้า ต้องเลือกไดโอดตามกระแสสูงสุดในวงจร ขีดสุด กระแสที่ยอมรับได้ไดโอดต้องมากกว่ากระแสในวงจรคำนวณ

แรงดันไฟตกบนไดโอดบางตัวที่กระแส 0.5 A แสดงไว้ในตาราง

ล่ามโซ่ กระแสสลับคุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ ไดนามิกหรือไทริสเตอร์ (ด้วยการเพิ่มวงจรควบคุม) เพื่อเป็นความต้านทานเพิ่มเติม

สำหรับผู้ที่คุ้นเคยกับอุปกรณ์ไฟฟ้าในระดับผู้ใช้ธรรมดา (รู้ตำแหน่งและวิธีเปิด/ปิดอุปกรณ์) คำที่ช่างไฟฟ้าใช้หลายคำดูเหมือนจะเป็นเรื่องไร้สาระ ตัวอย่างเช่น "แรงดันไฟฟ้าตก" หรือ "การประกอบวงจร" มีค่าใช้จ่ายเท่าไร ที่ไหนและอะไรตก? ใครแยกวงจรออกจากกัน? อันที่จริง ความหมายทางกายภาพของกระบวนการต่อเนื่องที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังคำเหล่านี้ส่วนใหญ่นั้นค่อนข้างเข้าใจได้แม้กระทั่งความรู้ทางฟิสิกส์ของโรงเรียน

เพื่ออธิบายว่าแรงดันไฟฟ้าตกคืออะไร จำเป็นต้องจำว่าแรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไปคืออะไร (หมายถึงการจำแนกประเภททั่วโลก) มีเพียงสองประเภทเท่านั้น ประการแรกคือแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับวงจรที่เป็นปัญหา นอกจากนี้ยังอาจเรียกว่าใช้กับห่วงโซ่ทั้งหมด และประเภทที่สองคือแรงดันตกอย่างแม่นยำ พิจารณาได้ทั้งในส่วนที่สัมพันธ์กับรูปร่างทั้งหมดและกับองค์ประกอบแต่ละอย่าง

ในทางปฏิบัติดูเหมือนว่านี้ ตัวอย่างเช่น หากคุณใช้แบบปกติ ให้ขันสกรูเข้ากับคาร์ทริดจ์แล้วต่อสายไฟจากมันเข้ากับเต้ารับไฟฟ้าภายในบ้าน จากนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับวงจร (แหล่งพลังงาน - ตัวนำ - โหลด) จะเท่ากับ 220 โวลต์ แต่ทันทีที่เราใช้โวลต์มิเตอร์วัดค่าบนหลอดไฟ จะเห็นได้ชัดเจนว่ามีค่าน้อยกว่า 220 เล็กน้อย เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเพราะมีแรงดันไฟตกที่หลอดไฟมี

อาจไม่มีใครที่ไม่เคยได้ยินกฎของโอห์ม ที่ กรณีทั่วไปถ้อยคำของมันมีลักษณะดังนี้:

โดยที่ R คือความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของวงจรหรือองค์ประกอบของวงจรซึ่งวัดเป็นโอห์ม U - แรงดันไฟฟ้าในหน่วยโวลต์ และสุดท้าย ฉันเป็นกระแสในหน่วยแอมแปร์ ดังจะเห็นได้ว่าปริมาณทั้งสามนั้นเกี่ยวข้องกันโดยตรง ดังนั้นเมื่อรู้สองข้อใด ๆ มันจึงค่อนข้างง่ายในการคำนวณที่สาม แน่นอนในแต่ละกรณีคุณจะต้องคำนึงถึงประเภทของกระแส (สลับหรือตรง) และลักษณะที่ชัดเจนอื่น ๆ แต่พื้นฐานคือสูตรข้างต้น

อันที่จริงพลังงานไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุลบ (อิเล็กตรอน) ไปตามตัวนำ ในตัวอย่างของเรา ไส้หลอดมีความต้านทานสูง กล่าวคือ ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ช้าลง ด้วยเหตุนี้จึงเกิดการเรืองแสงที่มองเห็นได้ แต่พลังงานทั้งหมดของการไหลของอนุภาคจะลดลง ดังจะเห็นได้จากสูตร เมื่อกระแสลดลง แรงดันไฟก็ลดลงด้วย นั่นคือเหตุผลที่ผลการวัดที่เต้าเสียบและบนหลอดไฟแตกต่างกัน ความแตกต่างนี้คือแรงดันตกคร่อม ค่านี้ถูกนำมาพิจารณาเสมอเพื่อป้องกันการลดองค์ประกอบที่ส่วนท้ายของวงจรมากเกินไป

แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานขึ้นอยู่กับตัวต้านทานและกระแสที่ไหลผ่าน ลักษณะอุณหภูมิและกระแสก็มีผลทางอ้อมเช่นกัน หากมีแอมมิเตอร์รวมอยู่ในวงจรที่พิจารณา การดรอปสามารถกำหนดได้โดยการคูณค่าปัจจุบันด้วยความต้านทานของหลอดไฟ

แต่มันเป็นไปไม่ได้เสมอไปที่จะง่ายด้วยความช่วยเหลือของสูตรที่ง่ายที่สุดและ เครื่องมือวัดทำการคำนวณแรงดันตกคร่อม ในกรณีของตัวต้านทานต่อขนานกัน การหาค่าจะซับซ้อนมากขึ้น เราต้องคำนึงถึงองค์ประกอบปฏิกิริยาเพิ่มเติมด้วย

ลองพิจารณาตัวอย่างที่มีตัวต้านทาน R1 และ R2 สองตัวต่อขนานกัน ความต้านทานของสาย R3 และแหล่งจ่ายไฟ R0 เป็นที่รู้จัก ค่าของ EMF - E ยังได้รับ

เรานำสาขาคู่ขนานมาที่หมายเลขเดียวกัน สูตรสำหรับสถานการณ์นี้คือ:

R = (R1*R2) / (R1+R2)

เรากำหนดความต้านทานของวงจรทั้งหมดผ่านผลรวม R4 \u003d R + R3

เราคำนวณกระแส:

ยังคงต้องค้นหาค่าของแรงดันตกที่องค์ประกอบที่เลือก:

ที่นี่ปัจจัย "R5" สามารถเป็น R ใดก็ได้ตั้งแต่ 1 ถึง 4 ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวงจรที่ต้องคำนวณ

ดังนั้น, ตัวต้านทาน… องค์ประกอบอาคารพื้นฐาน วงจรไฟฟ้า.

งานของตัวต้านทานคือ ขีดจำกัดปัจจุบันไหลผ่านห่วงโซ่ ไม่ใช่ในการแปลงกระแสเป็นความร้อน กล่าวคือ ใน ขีดจำกัดปัจจุบัน. นั่นคือไม่มี ตัวต้านทานใหญ่ไหลผ่านโซ่ หมุนเวียน, ฝังตัว ตัวต้านทานปัจจุบันลดลง นี่คือผลงานของเขาซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้าที่สร้างความร้อน

ตัวอย่างหลอดไฟ

คิดงาน ตัวต้านทานในตัวอย่างหลอดไฟในแผนภาพด้านล่าง เรามีแหล่งพลังงาน หลอดไฟ แอมมิเตอร์ที่วัดค่า หมุนเวียนผ่านห่วงโซ่ และ ตัวต้านทาน. เมื่อไร ตัวต้านทานไม่อยู่ในวงจรใหญ่ หมุนเวียนตัวอย่างเช่น 0.75A หลอดไฟสว่างไสว ตัวต้านทานถูกสร้างขึ้นในวงจร - กระแสมีสิ่งกีดขวางที่ผ่านไม่ได้ซึ่งไหลผ่านวงจร หมุนเวียนลดลงเหลือ 0.2A หลอดไฟมีความสว่างน้อยกว่า เป็นที่น่าสังเกตว่าความสว่างที่หลอดไฟเผาไหม้นั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าด้วย ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งสว่างขึ้นเท่านั้น

นอกจากนี้ on ตัวต้านทานกำลังเกิดขึ้น แรงดันตก. อุปสรรคไม่เพียงแต่ล่าช้า หมุนเวียนแต่ยัง "กิน" ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้โดยแหล่งพลังงานกับวงจร พิจารณาฤดูใบไม้ร่วงนี้ในรูปด้านล่าง เรามีแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์ ในกรณีที่แอมมิเตอร์สำรองสองโวลต์มิเตอร์หลอดไฟและ ตัวต้านทาน. เปิดวงจรโดยไม่ต้อง ตัวต้านทาน(ซ้าย). แรงดันไฟฟ้าที่หลอดไฟคือ 12 โวลต์ เราเชื่อมต่อตัวต้านทาน- ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าตกอยู่กับมัน โวลต์มิเตอร์ (ล่างขวาในแผนภาพ) แสดง 5V ส่วนที่เหลือ 12V-5V = 7V ยังคงอยู่บนหลอดไฟ โวลต์มิเตอร์บนหลอดไฟแสดง 7V

แน่นอน ทั้งสองตัวอย่างเป็นนามธรรม ไม่ถูกต้องในแง่ของตัวเลข และออกแบบมาเพื่ออธิบายสาระสำคัญของกระบวนการที่เกิดขึ้นใน ตัวต้านทาน.

หน่วยต้านทานตัวต้านทาน

ลักษณะเด่น ตัวต้านทาน - ความต้านทาน. หน่วยวัด ความต้านทาน- โอห์ม (โอห์ม, Ω). ยิ่ง ความต้านทาน, ยิ่งใหญ่ หมุนเวียนจำกัดได้ ยิ่งปล่อยความร้อนมาก แรงดันตกเกี่ยวกับเขา

กฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้า

กฎพื้นฐานของไฟฟ้าทั้งหมด ลิงค์แรงดัน (V), แรง หมุนเวียน(I) และแนวต้าน (R)

คุณสามารถตีความสัญลักษณ์เหล่านี้ในภาษามนุษย์ได้หลายวิธี สิ่งสำคัญคือต้องสามารถสมัครแต่ละเชนได้ มาใช้กัน กฎของโอห์มเพื่อวงจรของเรา ตัวต้านทานและหลอดไฟที่กล่าวข้างต้นแล้วคำนวณ ความต้านทานตัวต้านทานซึ่ง หมุนเวียนจากแหล่งจ่ายไฟ 12V จะถูก จำกัด ไว้ที่ 0.2 ในกรณีนี้ เราถือว่าความต้านทานของหลอดไฟเป็น 0

V=I*R => R=V/I => R= 12V / 0.2A => R=60Ohm

ดังนั้น. หากฝังอยู่ในวงจรที่มีแหล่งพลังงานและหลอดไฟที่มีความต้านทานเท่ากับ 0 ตัวต้านทานระบุ 60 โอห์มแล้ว กระแสไหลผ่านวงจรจะเป็น 0.2A

ลักษณะกำลังของตัวต้านทาน

Microproger รู้และจำไว้! พารามิเตอร์ แรงต้านทานเป็นหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุดในการสร้างวงจรสำหรับอุปกรณ์จริง

พลัง กระแสไฟฟ้า ในส่วนใดของวงจรเท่ากับผลคูณของกระแสที่ไหลผ่านส่วนนี้โดย แรงดันไฟฟ้าในส่วนนี้ของห่วงโซ่ P=I*U. หน่วยวัด 1W.

เมื่อกระแสไหลผ่าน ตัวต้านทานกำลังดำเนินการเพื่อจำกัดไฟฟ้า หมุนเวียน. เมื่องานเสร็จความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ตัวต้านทานดับร้อนนี้ สิ่งแวดล้อม. แต่ถ้า ตัวต้านทานจะทำงานมากเกินไป ปล่อยความร้อนมากเกินไป - จะไม่มีเวลากระจายความร้อนที่เกิดขึ้นภายในอีกต่อไป มันจะร้อนขึ้นมากและเผาไหม้ออก สิ่งที่เกิดขึ้นจากเหตุการณ์นี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยโชคส่วนบุคคลของคุณ

อัตรากำลังของตัวต้านทานคือกระแสสูงสุดที่สามารถรับได้โดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป

การคำนวณกำลังของตัวต้านทาน

คำนวณ แรงต้านทานสำหรับวงจรหลอดไฟของเรา ดังนั้น. เรามี หมุนเวียนผ่านห่วงโซ่ (และด้วยเหตุนี้ผ่าน ตัวต้านทาน) เท่ากับ 0.2A แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเท่ากับ 5V (ไม่ใช่ 12V ไม่ใช่ 7V คือ 5 - เท่ากับ 5 ที่โวลต์มิเตอร์แสดงบน ตัวต้านทาน). หมายความว่า พลัง หมุนเวียนผ่าน ตัวต้านทานเท่ากับ P=I*V=0.2A*5V=1W. เราสรุป: ตัวต้านทานสำหรับวงจรของเราจะต้องมีค่าสูงสุด พลังไม่น้อยกว่า (และควรมากกว่า) 1W มิฉะนั้นจะร้อนเกินไปและล้มเหลว

การเชื่อมต่อตัวต้านทาน

ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ามี การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน.

ที่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมทั่วไป ความต้านทานตัวต้านทานคือผลรวม ความต้านทานทุกคน ตัวต้านทานในการเชื่อมต่อ:

ที่ การเชื่อมต่อแบบขนาน ทั่วไป ความต้านทานตัวต้านทานคำนวณโดยสูตร:

คุณมีคำถามใด ๆ หรือไม่? เขียนความคิดเห็น เราจะตอบและช่วยคุณคิดออก =)

ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าวงจรอย่างง่ายคือวงจรที่ลดขนาดลงเป็นวงจรที่มีแหล่งกำเนิดเดียวและมีความต้านทานเทียบเท่าหนึ่งวงจร คุณสามารถยุบวงจรโดยใช้การแปลงที่เท่ากันของอนุกรม ขนาน และ การเชื่อมต่อแบบผสม. ข้อยกเว้นคือวงจรที่มีการเชื่อมต่อแบบสตาร์และเดลต้าที่ซับซ้อนกว่า การคำนวณวงจรไฟฟ้ากระแสตรงผลิตโดยใช้กฎของโอห์มและเคอร์ชอฟฟ์

ตัวอย่าง 1

ตัวต้านทานสองตัวที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิด แรงดันคงที่ 50 V พร้อมความต้านทานภายใน r = 0.5 โอห์ม ตัวต้านทาน R1= 20 และ R2= 32 โอห์ม กำหนดกระแสในวงจรและแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน

เนื่องจากตัวต้านทานเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความต้านทานที่เท่ากันจะเท่ากับผลรวมของตัวต้านทาน เมื่อรู้แล้วเราใช้กฎของโอห์มเพื่อหาวงจรที่สมบูรณ์เพื่อหากระแสในวงจร

เมื่อทราบกระแสในวงจรแล้ว คุณสามารถกำหนดแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวได้

มีหลายวิธีในการตรวจสอบความถูกต้องของโซลูชัน ตัวอย่างเช่น ใช้กฎของ Kirchhoff ซึ่งระบุว่าผลรวมของ EMF ในวงจรเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในวงจร

แต่ด้วยความช่วยเหลือของกฎของ Kirchhoff จะสะดวกที่จะตรวจสอบวงจรอย่างง่ายที่มีวงจรเดียว วิธีที่สะดวกกว่าในการตรวจสอบคือความสมดุลของพลังงาน

ต้องสังเกตสมดุลของพลังงานในวงจร นั่นคือ พลังงานที่จ่ายจากแหล่งกำเนิดจะต้องเท่ากับพลังงานที่เครื่องรับได้รับ

แหล่งพลังงานถูกกำหนดเป็นผลคูณของ EMF และกระแส และพลังงานที่ได้รับจากตัวรับเป็นผลคูณของแรงดันตกคร่อมและกระแส

ข้อดีของการตรวจสอบสมดุลพลังงานคือคุณไม่จำเป็นต้องสร้างสมการที่ยุ่งยากซับซ้อนโดยอิงตามกฎของ Kirchhoff แค่รู้ EMF แรงดันและกระแสในวงจรก็เพียงพอแล้ว

ตัวอย่าง 2

กระแสรวมในวงจรที่มีตัวต้านทานสองตัวต่อแบบขนาน R 1 =70 โอห์มและ R 2 \u003d 90 โอห์มเท่ากับ 500 mA กำหนดกระแสในตัวต้านทานแต่ละตัว

ตัวต้านทานสองตัวที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมไม่มีอะไรมากไปกว่าตัวแบ่งกระแส คุณสามารถกำหนดกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัวได้โดยใช้สูตรตัวหาร ในขณะที่เราไม่จำเป็นต้องรู้แรงดันในวงจร เราต้องการเพียงแค่ รวมกระแสและความต้านทานของตัวต้านทาน

กระแสในตัวต้านทาน

ในกรณีนี้ สะดวกในการตรวจสอบปัญหาโดยใช้กฎ Kirchhoff ข้อแรก โดยพิจารณาว่าผลรวมของกระแสที่บรรจบกันในโหนดมีค่าเท่ากับศูนย์

หากคุณจำสูตรตัวหารปัจจุบันไม่ได้ คุณสามารถแก้ปัญหาด้วยวิธีอื่นได้ ในการทำเช่นนี้ คุณต้องหาแรงดันไฟฟ้าในวงจร ซึ่งจะใช้ร่วมกันกับตัวต้านทานทั้งสองตัว เนื่องจากการเชื่อมต่อเป็นแบบขนาน ต้องหาให้ได้ก่อน