Πώς να βρείτε τάση σε όλη την αντίσταση: Παράδειγμα πολλών προσεγγίσεων και προβλημάτων

Πώς να βρείτε τάση σε μια αντίσταση

πώς να βρείτε την τάση στην αντίσταση
Εικόνα από Σιρκουί-φαντασιαστής – Wikimedia Commons, Wikimedia Commons, με άδεια χρήσης CC BY-SA 4.0.

Όταν εργάζεστε με ηλεκτρικά κυκλώματα, είναι απαραίτητο να κατανοήσετε πώς να βρείτε την τάση σε μια αντίσταση. Η τάση κατά μήκος μιας αντίστασης αναφέρεται στη διαφορά δυναμικού ή πτώση της τάσης που συμβαίνει κατά μήκος της αντίστασης όταν ρέει ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτήν. Σε αυτήν την ανάρτηση ιστολογίου, θα εξερευνήσουμε διάφορες μεθόδους για τον υπολογισμό και τη μέτρηση της τάσης σε μια αντίσταση. Θα παρέχουμε επίσης πρακτικά παραδείγματα για να ενισχύσουμε την κατανόησή σας.

Πώς να υπολογίσετε την τάση σε μια αντίσταση

τάση στην αντίσταση 1

Χρήση του νόμου του Ohm για τον υπολογισμό της τάσης

Ο νόμος του Ohm είναι μια θεμελιώδης αρχή στην ηλεκτρονική που σχετίζεται με την τάση, το ρεύμα και την αντίσταση. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, η τάση σε μια αντίσταση (V) μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας το ρεύμα (I) που διαρρέει την αντίσταση με την αντίστασή της (R). Μαθηματικά, αυτό μπορεί να εκφραστεί ως:

V = I επί R

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα κύκλωμα με αντίσταση 10 ohms και ρεύμα 2 αμπέρ που το διαρρέει. Μπορούμε να υπολογίσουμε την τάση στην αντίσταση χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm ως εξής:

V = 2, κείμενο{A} επί 10, Ωμέγα = 20, κείμενο{V}

Επομένως, η τάση στην αντίσταση είναι 20 βολτ.

Υπολογισμός τάσης χωρίς ρεύμα

Μερικές φορές, μπορεί να χρειαστεί να βρείτε την τάση σε μια αντίσταση χωρίς να γνωρίζετε το ρεύμα που τη διαρρέει. Σε τέτοιες περιπτώσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση διαιρέτη τάσης. Η εξίσωση διαιρέτη τάσης σάς επιτρέπει να υπολογίσετε την τάση σε μια αντίσταση με βάση την αναλογία της αντίστασής της προς τη συνολική αντίσταση στο κύκλωμα.

Η τάση σε μια συγκεκριμένη αντίσταση (Vr) μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Vr = frac{Rr}{Rt} φορές Vt

Που:
– Vr είναι η τάση στην αντίσταση ενδιαφέροντος.
– Rr είναι η αντίσταση της αντίστασης ενδιαφέροντος.
– Rt είναι η συνολική αντίσταση στο κύκλωμα.
– Vt είναι η συνολική τάση στο κύκλωμα.

Για παράδειγμα, θεωρήστε ένα κύκλωμα με δύο αντιστάσεις σε σειρά. Η συνολική αντίσταση είναι 20 ohms και η συνολική τάση στο κύκλωμα είναι 10 βολτ. Εάν μία από τις αντιστάσεις έχει τιμή 5 ohms και θέλετε να βρείτε την τάση σε αυτήν, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση διαιρέτη τάσης:

Vr = frac{5 , Omega}{20 , Omega} επί 10 , text{V} = 2.5 , text{V}

Ως εκ τούτου, η τάση στην αντίσταση των 5 ohm είναι 2.5 βολτ.

Υπολογισμός τάσης σε μια αντίσταση σε σειρά

Σε ένα κύκλωμα σειράς, η συνολική τάση διαιρείται μεταξύ των αντιστάσεων με βάση τις μεμονωμένες τιμές αντίστασης τους. Η τάση σε κάθε αντίσταση είναι ανάλογη με την αντίστασή της. Για να υπολογίσετε την τάση σε μια συγκεκριμένη αντίσταση σε ένα κύκλωμα σειράς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ακόλουθο τύπο:

Vr = frac{Rr}{Rt} φορές Vt

Που:
– Vr είναι η τάση στην αντίσταση ενδιαφέροντος.
– Rr είναι η αντίσταση της αντίστασης ενδιαφέροντος.
– Rt είναι η συνολική αντίσταση στο κύκλωμα.
– Vt είναι η συνολική τάση στο κύκλωμα.

Ας εξετάσουμε ένα κύκλωμα σειράς με τρεις αντιστάσεις, R1 = 5 ohms, R2 = 10 ohms και R3 = 15 ohms. Η συνολική τάση στο κύκλωμα είναι 12 βολτ. Αν θέλουμε να βρούμε την τάση στο R2, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο:

V2 = frac{R2}{Rt} φορές Vt = frac{10 , Ωμέγα}{5 , Ωμέγα + 10 , Ωμέγα + 15 , Ωμέγα} επί 12 , κείμενο{V} = 4 , κείμενο{V}

Επομένως, η τάση στην αντίσταση R2 είναι 4 βολτ.

Υπολογισμός τάσης σε μια αντίσταση παράλληλα

Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, η τάση σε κάθε αντίσταση είναι η ίδια, ενώ το ρεύμα διαιρείται με βάση τις τιμές αντίστασης. Για να υπολογίσετε την τάση σε μια αντίσταση σε ένα παράλληλο κύκλωμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ακόλουθο τύπο:

Vr = Vt

Που:
– Vr είναι η τάση στην αντίσταση ενδιαφέροντος.
– Vt είναι η συνολική τάση στο κύκλωμα.

Θεωρήστε ένα παράλληλο κύκλωμα με τρεις αντιστάσεις, καθεμία από τις οποίες έχει αντίσταση 10 ohms. Η συνολική τάση στο κύκλωμα είναι 15 βολτ. Αν θέλουμε να βρούμε την τάση σε οποιαδήποτε από τις αντιστάσεις, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο:

Vr = Vt = 15 , κείμενο{V}

Ως εκ τούτου, η τάση σε κάθε αντίσταση είναι 15 βολτ.

Πώς να μετρήσετε την τάση σε μια αντίσταση

Χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο για τη μέτρηση της τάσης

Το πολύμετρο είναι ένα ευέλικτο εργαλείο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση διαφόρων ηλεκτρικών μεγεθών, συμπεριλαμβανομένης της τάσης. Για να μετρήσετε την τάση σε μια αντίσταση χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο, ακολουθήστε τα εξής βήματα:

  1. Ρυθμίστε το πολύμετρο στη λειτουργία μέτρησης τάσης.
  2. Συνδέστε τα καλώδια του πολύμετρου παράλληλα με την αντίσταση, εξασφαλίζοντας σωστή πολικότητα.
  3. Διαβάστε την τιμή τάσης που εμφανίζεται στο πολύμετρο.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει ένα κατάλληλο εύρος τάσης στο πολύμετρο για να έχετε ακριβή ένδειξη.

Χρήση παλμογράφου για τη μέτρηση της τάσης

Ο παλμογράφος είναι ένα πιο προηγμένο όργανο που χρησιμοποιείται για την απεικόνιση και τη μέτρηση ηλεκτρικών κυματομορφών. Για να μετρήσετε την τάση σε μια αντίσταση χρησιμοποιώντας έναν παλμογράφο, μπορείτε να ακολουθήσετε τα εξής βήματα:

  1. Συνδέστε τους ανιχνευτές παλμογράφου παράλληλα με την αντίσταση, διασφαλίζοντας τη σωστή πολικότητα.
  2. Προσαρμόστε τις ρυθμίσεις του παλμογράφου για να εμφανιστεί η κυματομορφή τάσης.
  3. Διαβάστε την τιμή της τάσης από την οθόνη του παλμογράφου.

Ένας παλμογράφος παρέχει μια οπτική αναπαράσταση της κυματομορφής τάσης, επιτρέποντάς σας να αναλύσετε τα χαρακτηριστικά του σήματος.

Μέτρηση τάσης στο LTSpice

Το LTSpice είναι ένα δημοφιλές λογισμικό που χρησιμοποιείται για προσομοίωση κυκλώματος. Σας επιτρέπει να προσομοιώνετε και να μετράτε διάφορα ηλεκτρικά μεγέθη, συμπεριλαμβανομένης της τάσης. Για να μετρήσετε την τάση σε μια αντίσταση χρησιμοποιώντας το LTSpice, μπορείτε να ακολουθήσετε αυτά τα βήματα:

  1. Δημιουργήστε ένα διάγραμμα κυκλώματος στο LTSpice, συμπεριλαμβανομένης της αντίστασης ενδιαφέροντος.
  2. Εκτελέστε την προσομοίωση.
  3. Χρησιμοποιήστε το εργαλείο ανίχνευσης τάσης για να μετρήσετε την τάση στην αντίσταση.
  4. Διαβάστε την τιμή της τάσης από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.

Το LTSpice παρέχει μια ακριβή αναπαράσταση της συμπεριφοράς του κυκλώματος, καθιστώντας το ένα πολύτιμο εργαλείο για μετρήσεις τάσης.

Πρακτικά παραδείγματα εύρεσης τάσης σε αντίσταση

Εύρεση τάσης σε συνδυαστικό κύκλωμα

Εξετάστε ένα κύκλωμα συνδυασμού με αντιστάσεις τόσο σε σειρά όσο και σε παράλληλες διαμορφώσεις. Για να βρείτε την τάση σε μια συγκεκριμένη αντίσταση, εφαρμόστε τους σχετικούς τύπους και τεχνικές που συζητήθηκαν προηγουμένως για σειριακά και παράλληλα κυκλώματα.

Εύρεση τάσης σε κάθε αντίσταση σε ένα κύκλωμα σειράς

Σε ένα κύκλωμα σειράς, η τάση σε κάθε αντίσταση είναι ανάλογη της αντίστασής του. Για να βρείτε την τάση σε κάθε αντίσταση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον τύπο:

Vr = frac{Rr}{Rt} φορές Vt

Εφαρμόστε αυτόν τον τύπο για κάθε αντίσταση στο κύκλωμα σειράς για να προσδιορίσετε την τάση σε κάθε αντίσταση.

Εύρεση τάσης σε παράλληλες αντιστάσεις

Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, η τάση σε κάθε αντίσταση είναι η ίδια. Για να βρείτε την τάση σε κάθε αντίσταση, απλά μετρήστε την τάση σε οποιοδήποτε σημείο του κυκλώματος.

Εύρεση τάσης σε δύο αντιστάσεις

Θεωρήστε ένα κύκλωμα με δύο αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά. Για να βρείτε την τάση σε κάθε αντίσταση, χρησιμοποιήστε την εξίσωση διαιρέτη τάσης:

Vr = frac{Rr}{Rt} φορές Vt

Εφαρμόστε αυτόν τον τύπο ξεχωριστά για κάθε αντίσταση για να υπολογίσετε την τάση σε αυτές.

Εφαρμόζοντας τους κατάλληλους τύπους και τεχνικές, μπορείτε να βρείτε την τάση σε οποιαδήποτε αντίσταση σε διάφορες διαμορφώσεις κυκλώματος.

Θυμηθείτε, η κατανόηση του τρόπου εύρεσης της τάσης σε μια αντίσταση είναι ζωτικής σημασίας για την ανάλυση και το σχεδιασμό ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Είτε είστε λάτρης των ηλεκτρονικών, είτε φοιτητής είτε επαγγελματίας, αυτή η γνώση θα ενισχύσει σημαντικά την κατανόησή σας και την ικανότητά σας να εργάζεστε αποτελεσματικά με κυκλώματα.

Τώρα που έχετε μάθει διαφορετικές μεθόδους για τον υπολογισμό και τη μέτρηση της τάσης σε μια αντίσταση, είστε καλά εξοπλισμένοι για να αντιμετωπίσετε διάφορες προκλήσεις κυκλώματος. Συνεχίστε να εξασκείτε και σύντομα θα γίνετε κύριος στην ανάλυση των πτώσεων τάσης και στην κατανόηση της συμπεριφοράς του κυκλώματος.

Καλή εξερεύνηση και πειραματισμό!

Πώς σχετίζεται η πτώση τάσης σε μια αντίσταση με την κατανόηση της πτώσης τάσης για το καλώδιο;

Η πτώση τάσης σε μια αντίσταση μπορεί να παρομοιαστεί με την κατανόηση της πτώσης τάσης για το καλώδιο. Όταν ένα ρεύμα διέρχεται από μια αντίσταση, εμφανίζεται μια πτώση τάσης σε αυτήν σύμφωνα με το νόμο του Ohm. Ομοίως, όταν το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω ενός καλωδίου, θα υπάρχει επίσης πτώση τάσης σε όλο το μήκος του λόγω της αντίστασης του καλωδίου. Αυτή η κατανόηση της πτώσης τάσης για το καλώδιο είναι ζωτικής σημασίας στην ηλεκτρική μηχανική, καθώς βοηθά στον προσδιορισμό του κατάλληλου μεγέθους καλωδίου και στην ελαχιστοποίηση των απωλειών ισχύος. Για να αποκτήσετε μια βαθύτερη εικόνα σχετικά με την πτώση τάσης για το καλώδιο, μπορείτε να ανατρέξετε στο άρθρο σχετικά Κατανόηση της πτώσης τάσης για το καλώδιο.

Αριθμητικά προβλήματα σχετικά με τον τρόπο εύρεσης της τάσης κατά μήκος της αντίστασης

1 πρόβλημα:

Σε ένα κύκλωμα, μια αντίσταση με αντίσταση R = 5, Ωμέγα συνδέεται με μια πηγή τάσης με ηλεκτροκινητική δύναμη emf) από ( V = 12 , V. Βρείτε την τάση στην αντίσταση.

Λύση:
Για να βρούμε την τάση στην αντίσταση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον νόμο του Ohm, ο οποίος δηλώνει ότι η τάση σε μια αντίσταση είναι ίση με το ρεύμα που διαρρέει από αυτήν πολλαπλασιασμένο με την αντίστασή της.

Νόμος του Ohm: V = I cdot R

Πρέπει να βρούμε το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα. Για να γίνει αυτό, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν άλλο τύπο, ο οποίος συσχετίζει το ρεύμα με το emf και τη συνολική αντίσταση στο κύκλωμα.

Φόρμουλα: I = frac{V}{R_{text{total}}}

Δεδομένου ότι υπάρχει μόνο μία αντίσταση στο κύκλωμα, η συνολική αντίσταση είναι ίση με την αντίσταση της αντίστασης.

Αντικαθιστώντας τις δεδομένες τιμές στους τύπους, παίρνουμε:

I = frac{12,V}{5,Omega} = 2.4,A

V = I cdot R = 2.4, A cdot 5, Ωμέγα = 12, V

Επομένως, η τάση στην αντίσταση είναι 12 V.

2 πρόβλημα:

τάση στην αντίσταση 3

Σε ένα κύκλωμα, μια αντίσταση με αντίσταση R = 10, Ωμέγα συνδέεται με μια μπαταρία με ηλεκτροκινητική δύναμη emf) από ( V = 24 , V. Βρείτε το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση.

Λύση:
Για να βρούμε το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση, μπορούμε και πάλι να χρησιμοποιήσουμε τον νόμο του Ohm, ο οποίος δηλώνει ότι το ρεύμα που ρέει μέσω μιας αντίστασης είναι ίσο με την τάση που διαρρέεται από την αντίστασή της.

Νόμος του Ohm: I = φράκ{V}{R}

Αντικαθιστώντας τις δεδομένες τιμές στον τύπο, παίρνουμε:

I = frac{24,V}{10,Omega} = 2.4,A

Επομένως, το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση είναι 2.4 A.

3 πρόβλημα:

πώς να βρείτε την τάση στην αντίσταση
Εικόνα από Σιρκουί-φαντασιαστής – Wikimedia Commons, Wikimedia Commons, με άδεια χρήσης CC BY-SA 4.0.
τάση στην αντίσταση 2

Σε ένα κύκλωμα, μια αντίσταση με αντίσταση R = 8, Ωμέγα συνδέεται με μια μπαταρία με ηλεκτροκινητική δύναμη emf) από ( V = 16 , V. Βρείτε την ισχύ που καταναλώνεται από την αντίσταση.

Λύση:
Για να βρούμε την ισχύ που καταναλώνεται από την αντίσταση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο:

P = frac{V^2}{R}

Αντικαθιστώντας τις δεδομένες τιμές στον τύπο, παίρνουμε:

P = frac{16^2,V^2}{8,Omega} = 32,W

Επομένως, η ισχύς που καταναλώνεται από την αντίσταση είναι 32 W.

Διαβάστε επίσης:

Αφήστε ένα σχόλιο