Jak znaleźć napięcie na rezystorze: przykład kilku podejść i problemów

Jak znaleźć napięcie na rezystorze

Podczas pracy z obwodami elektrycznymi ważne jest, aby zrozumieć, jak znaleźć napięcie na rezystorze. Napięcie na rezystorze odnosi się do różnicy potencjałów lub spadku napięcia, które występuje na rezystorze, gdy przepływa przez niego prąd elektryczny. W tym poście na blogu omówimy różne metody obliczania i pomiaru napięcia na rezystorze. Podamy również praktyczne przykłady, które pomogą utrwalić Twoje zrozumienie.

Jak obliczyć napięcie na rezystorze

Wykorzystanie prawa Ohma do obliczenia napięcia

Prawo Ohma to podstawowa zasada w elektronice, która wiąże napięcie, prąd i rezystancję. Zgodnie z prawem Ohma napięcie na rezystorze (V) można obliczyć, mnożąc prąd (I) przepływający przez rezystor przez jego rezystancję (R). Matematycznie można to wyrazić jako:

$V = I razy R$

Załóżmy, że mamy obwód z rezystorem 10 omów i przepływającym przez niego prądem o natężeniu 2 amperów. Możemy obliczyć napięcie na rezystorze, korzystając z prawa Ohma w następujący sposób:

$V = 2 , tekst{A} razy 10 , Omega = 20 , tekst{V}$

Dlatego napięcie na rezystorze wynosi 20 woltów.

Obliczanie napięcia bez prądu

Czasami może zaistnieć potrzeba znalezienia napięcia na rezystorze, nie wiedząc, jaki prąd przez niego przepływa. W takich przypadkach można zastosować równanie dzielnika napięcia. Równanie dzielnika napięcia pozwala obliczyć napięcie na rezystorze na podstawie stosunku jego rezystancji do całkowitej rezystancji w obwodzie.

Napięcie na określonym rezystorze (Vr) można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

$Vr = frac{Rr}{Rt} razy Vt$

Gdzie:
– Vr to napięcie na rezystorze będącym przedmiotem zainteresowania.
– Rr jest rezystancją interesującego rezystora.
– Rt to całkowity opór w obwodzie.
– Vt to całkowite napięcie w obwodzie.

Rozważmy na przykład obwód z dwoma rezystorami połączonymi szeregowo. Całkowita rezystancja wynosi 20 omów, a całkowite napięcie w obwodzie wynosi 10 woltów. Jeśli jeden z rezystorów ma wartość 5 omów i chcesz znaleźć napięcie na nim, możesz skorzystać z równania dzielnika napięcia:

$Vr = frac{5 , Omega}{20 , Omega} razy 10 , tekst{V} = 2.5 , tekst{V}$

Zatem napięcie na rezystorze 5 omów wynosi 2.5 wolta.

Obliczanie napięcia na rezystorze połączonym szeregowo

W obwodzie szeregowym całkowite napięcie jest dzielone pomiędzy rezystory w oparciu o ich indywidualne wartości rezystancji. Napięcie na każdym rezystorze jest proporcjonalne do jego rezystancji. Aby obliczyć napięcie na określonym rezystorze w obwodzie szeregowym, możesz skorzystać z następującego wzoru:

Zobacz też Dlaczego integralność sygnału ma kluczowe znaczenie w elektronice i komunikacji? Badanie znaczenia utrzymania niezawodnej transmisji sygnału

$Vr = frac{Rr}{Rt} razy Vt$

Rozważmy obwód szeregowy z trzema rezystorami, R1 = 5 omów, R2 = 10 omów i R3 = 15 omów. Całkowite napięcie w obwodzie wynosi 12 woltów. Jeśli chcemy znaleźć napięcie na R2, możemy skorzystać ze wzoru:

$V2 = frac{R2}{Rt} razy Vt = frac{10 , Omega}{5 , Omega + 10 , Omega + 15 , Omega} razy 12 , tekst{V} = 4 , tekst{V}$

Dlatego napięcie na rezystorze R2 wynosi 4 wolty.

Obliczanie napięcia na rezystorze połączonym równolegle

W obwodzie równoległym napięcie na każdym rezystorze jest takie samo, a prąd jest dzielony na podstawie wartości rezystancji. Aby obliczyć napięcie na rezystorze w obwodzie równoległym, możesz skorzystać z następującego wzoru:

$Vr = Vt$

Gdzie:
– Vr to napięcie na rezystorze będącym przedmiotem zainteresowania.
– Vt to całkowite napięcie w obwodzie.

Rozważmy obwód równoległy z trzema rezystorami, każdy o rezystancji 10 omów. Całkowite napięcie w obwodzie wynosi 15 woltów. Jeśli chcemy znaleźć napięcie na którymkolwiek z rezystorów, możemy skorzystać ze wzoru:

$Vr = Vt = 15 , tekst{V}$

Zatem napięcie na każdym rezystorze wynosi 15 woltów.

Jak zmierzyć napięcie na rezystorze

Używanie multimetru do pomiaru napięcia

Multimetr to wszechstronne narzędzie służące do pomiaru różnych wielkości elektrycznych, w tym napięcia. Aby zmierzyć napięcie na rezystorze za pomocą multimetru, wykonaj następujące kroki:

Ustaw multimetr w tryb pomiaru napięcia.
Podłącz przewody multimetru równolegle z rezystorem, zwracając uwagę na prawidłową polaryzację.
Odczytaj wartość napięcia wyświetloną na multimetrze.

Aby uzyskać dokładny odczyt, należy wybrać odpowiedni zakres napięcia na multimetrze.

Używanie oscyloskopu do pomiaru napięcia

Oscyloskop jest bardziej zaawansowanym przyrządem służącym do wizualizacji i pomiaru przebiegów elektrycznych. Aby zmierzyć napięcie na rezystorze za pomocą oscyloskopu, wykonaj następujące kroki:

Podłącz sondy oscyloskopu równolegle z rezystorem, zwracając uwagę na prawidłową polaryzację.
Dostosuj ustawienia oscyloskopu, aby wyświetlić przebieg napięcia.
Odczytaj wartość napięcia z ekranu oscyloskopu.

Oscyloskop zapewnia wizualną reprezentację przebiegu napięcia, umożliwiając analizę charakterystyki sygnału.

Pomiar napięcia w LTSpice

LTSpice to popularne oprogramowanie służące do symulacji obwodów. Pozwala symulować i mierzyć różne wielkości elektryczne, w tym napięcie. Aby zmierzyć napięcie na rezystorze za pomocą LTSpice, możesz wykonać następujące kroki:

Utwórz schemat obwodu w LTSpice, łącznie z rezystorem będącym przedmiotem zainteresowania.
Uruchom symulację.
Za pomocą sondy napięciowej zmierz napięcie na rezystorze.
Odczytaj wartość napięcia z wyników symulacji.

Zobacz też Czym jest trójkąt mocy: 23 fakty, które powinieneś wiedzieć

LTSpice zapewnia dokładną reprezentację zachowania obwodu, co czyni go cennym narzędziem do pomiarów napięcia.

Praktyczne przykłady znajdowania napięcia na rezystorze

Znajdowanie napięcia w obwodzie kombinowanym

Rozważmy obwód kombinowany z rezystorami w konfiguracji szeregowej i równoległej. Aby znaleźć napięcie na konkretnym rezystorze, zastosuj odpowiednie wzory i techniki omówione wcześniej dla obwodów szeregowych i równoległych.

Znajdowanie napięcia na każdym rezystorze w obwodzie szeregowym

W obwodzie szeregowym napięcie na każdym rezystorze jest proporcjonalne do jego rezystancji. Aby znaleźć napięcie na każdym rezystorze, możesz skorzystać ze wzoru:

$Vr = frac{Rr}{Rt} razy Vt$

Zastosuj ten wzór dla każdego rezystora w obwodzie szeregowym, aby określić napięcie na każdym z nich.

Znajdowanie napięcia na rezystorach równoległych

W obwodzie równoległym napięcie na każdym rezystorze jest takie samo. Aby znaleźć napięcie na każdym rezystorze, wystarczy zmierzyć napięcie w dowolnym punkcie obwodu.

Znalezienie napięcia na dwóch rezystorach

Rozważmy obwód z dwoma rezystorami połączonymi szeregowo. Aby znaleźć napięcie na każdym rezystorze, użyj równania dzielnika napięcia:

$Vr = frac{Rr}{Rt} razy Vt$

Zastosuj ten wzór osobno dla każdego rezystora, aby obliczyć napięcie na nich.

Stosując odpowiednie wzory i techniki, można znaleźć napięcie na dowolnym rezystorze w różnych konfiguracjach obwodów.

Pamiętaj, że zrozumienie, jak znaleźć napięcie na rezystorze, ma kluczowe znaczenie dla analizowania i projektowania obwodów elektrycznych. Niezależnie od tego, czy jesteś entuzjastą elektroniki, studentem czy profesjonalistą, wiedza ta znacznie poprawi Twoje zrozumienie i zdolność do efektywnej pracy z obwodami.

Teraz, gdy znasz już różne metody obliczania i pomiaru napięcia na rezystorze, jesteś dobrze przygotowany do stawienia czoła różnym wyzwaniom związanym z obwodami. Ćwicz dalej, a wkrótce staniesz się mistrzem w analizowaniu spadków napięcia i zrozumieniu zachowania obwodu.

Miłego odkrywania i eksperymentowania!

W jaki sposób spadek napięcia na rezystorze jest powiązany ze zrozumieniem spadku napięcia na kablu?

Spadek napięcia na rezystorze można porównać do spadku napięcia na kablu. Kiedy prąd przepływa przez rezystor, następuje na nim spadek napięcia zgodnie z prawem Ohma. Podobnie, gdy prąd elektryczny przepływa przez kabel, nastąpi również spadek napięcia na jego długości ze względu na rezystancję kabla. Zrozumienie spadku napięcia na kablu ma kluczowe znaczenie w elektrotechnice, ponieważ pomaga w określeniu odpowiedniego rozmiaru kabla i minimalizacji strat mocy. Aby uzyskać głębszy wgląd w spadek napięcia na kablu, możesz zapoznać się z artykułem na temat Zrozumienie spadku napięcia na kablu.

Zobacz też Obwód prądu przemiennego: 5 ważnych czynników z nim związanych

Problemy numeryczne dotyczące znalezienia napięcia na rezystorze

Problem 1:

W obwodzie rezystor z rezystancją $R = 5, Omega$ jest podłączony do źródła napięcia o sile elektromotorycznej $emf) z ( V = 12 , V$ . Znajdź napięcie na rezystorze.

Rozwiązanie:
Aby obliczyć napięcie na rezystorze, możemy skorzystać z prawa Ohma, które stwierdza, że napięcie na rezystorze jest równe przepływającemu przez niego prądowi pomnożonemu przez jego rezystancję.

Prawo Ohma: $V = I cdot R$

Musimy znaleźć prąd przepływający przez obwód. Aby to zrobić, możemy użyć innego wzoru, który wiąże prąd z SEM i całkowitą rezystancją w obwodzie.

Wzór: $I = frac{V}{R_{text{total}}}$

Ponieważ w obwodzie jest tylko jeden rezystor, całkowity opór jest równy oporowi rezystora.

Podstawiając podane wartości do wzorów otrzymujemy:

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

$V = I cdot R = 2.4,A cdot 5,Omega = 12,V$

Dlatego napięcie na rezystorze wynosi 12 V.

Problem 2:

W obwodzie rezystor z rezystancją $R = 10, Omega$ jest połączony z akumulatorem za pomocą siły elektromotorycznej $emf) z ( V = 24 , V$ . Znajdź prąd płynący przez rezystor.

Rozwiązanie:
Aby obliczyć prąd płynący przez rezystor, możemy ponownie skorzystać z prawa Ohma, które stwierdza, że prąd przepływający przez rezystor jest równy napięciu na nim podzielonemu przez jego rezystancję.

Prawo Ohma: $ja = frac{V}{R}$

Podstawiając podane wartości do wzoru otrzymujemy:

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

Dlatego prąd płynący przez rezystor wynosi 2.4 A.

Problem 3:

W obwodzie rezystor z rezystancją $R = 8, Omega$ jest połączony z akumulatorem za pomocą siły elektromotorycznej $emf) z ( V = 16 , V$ . Znajdź moc wydzielaną przez rezystor.

Rozwiązanie:
Aby obliczyć moc wydzielaną przez rezystor, możemy skorzystać ze wzoru:

$P = ułamek{V^2}{R}$

Podstawiając podane wartości do wzoru otrzymujemy:

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

Zatem moc wydzielana przez rezystor wynosi 32 W.

Przeczytaj także:

Sneha Panda

Ukończyłem studia na kierunku Elektronika Stosowana i Inżynieria Oprzyrządowania. Jestem osobą ciekawską. Interesuję się i posiadam wiedzę w takich dziedzinach jak przetworniki, oprzyrządowanie przemysłowe, elektronika itp. Uwielbiam poznawać badania naukowe i wynalazki i wierzę, że moja wiedza w tej dziedzinie przyczyni się do moich przyszłych przedsięwzięć.

Jak znaleźć napięcie na rezystorze: kilka podejść i przykład problemów