Дільник струму на резисторах

Уявіть, що тече річка, і раптом ширина її русла різко зменшується, через деяку відстань ширина русла знову збільшується. Що ж відбувається в тому місці, де русло вузьке? Швидкість потоку води різко зростає, вода намагається розширити русло річки, відбувається руйнування берегів та поглиблення русла. Для того, щоб швидкість потоку впала, досить прорити додатковий паралельний канал, по якому пустити частину потоку. При цьому, цей штучний канал можна використовувати в своїх цілях, наприклад крутити водяне колесо (по сучасному - гідроелектростанцію). Як правило, спочатку роблять "колесо", а потім перекривають основне русло річки. Іншими словами - потік води ділять на два потоки, які потім все одно об'єднуються, але при цьому один з потоків використовують в своїх певних цілях. Зокрема, на гідроелектростанціях завжди є два потоки - один використовується для обертання турбін електростанції, а інший в залежності від повноводності річки - "скидання", або додатковий канал відводу води - водозливна греблю, призначену для регулювання рівня води перед дамбою ГЕС.

Дільник струму на резисторах призначений для того, щоб, не змінюючи загального струму що протікає через електричний ланцюг, частина його направити в інше плече дільника, а після виконання певної функції повернути цю частину назад.

Де застосовується дільник струму? Дільник струму застосовується в вимірювальних приладах, коли необхідно виміряти великий струм (одиниці, або сотні Ампер) приладом, розрахованим на маленький струм (міліампер або навіть мікроампери). В цьому випадку, внутрішній опір вимірювального приладу виступає в якості одного з резисторів, а другий резистор в такому випадку називають "шунтом", так як він шунтирует проходить струм (основна частина струму біжить через нього). Шунт в схемі вимірювання має опір, яке набагато менше внутрішнього опору вимірювального приладу. Крім того, дільник струму застосовується в різних схемах автоматичного регулювання, що використовують в якості контрольованого параметра - струм, що проходить через електричний ланцюг. Дільник струму може застосовуватися в різних каскадах передачі, або посилення струму, коли один пасивний, або підсилювальний елемент за своїми електричним параметрами не здатний забезпечити проходження через нього великого струму. В цьому випадку їх підключають паралельно, поділяючи ток на рівні частки (навпіл). Наочним прикладом використання дільника струму є його застосування в ланцюзі автоматичного регулювання та вимірювання в Універсальному зарядному пристрої. або в ланцюзі контролю схеми захисту від перевантаження по струму і подвоєння потужності вихідних транзисторів в Універсальному блоці стабілізованого живлення.

Зобразимо ланцюг дільника струму:

На малюнку видно, що загальний вхідний струм ділиться на два, і проходячи ланцюг, знову об'єднується в один.

Розрахунок дільника струму на резисторах грунтується на законі Ома, правилі складання струмів (законі Кирхгофа) і формулою паралельного з'єднання резисторів:

Виведемо закон Ома для цього ланцюга. Його можна записати в наступному вигляді:

Перетворюючи зазначені формули так, як нам зручно, ми можемо визначити:

1. Визначити струм I1 і I2 в плечах резисторів R1, R2 за відомими значеннями загального струму Iобщ і опорів резисторів R1, R2.

Приклад: Визначити значення I1 і I1 подільника струму, якщо значення загального струму Iобщ = 0,6 А, опір R1 = 100 Ом, а R2 = 20 Ом.

Рішення: За формулою (17) обчислюємо. I1 = 0,6 * 20 / (100 + 20) = 0,1 А; За формулою (18) обчислюємо. I2 = 0,6 * 100 / (100 + 20) = 0,5 А; Не забувайте, що резистори поглинають потужність, тому її необхідно розрахувати, (формула3):

Визначимо рассеиваемую потужність резисторів за формулою (3):

Для резистора R1. P = 0,1 * 0,1 * 100 = 1 Вт; за правилом (1) вибираємо резистор потужністю P = 2 Вт;

Для резистора R2. P = 0,5 * 0,5 * 20 = 5 Вт; за правилом (1) вибираємо резистор потужністю P = 10 Вт.

2. Розрахувати шунт R2 в ланцюзі вимірювального приладу, при відомих: внутрішній опір R1. максимальному струмі обмотки котушки приладу I1 і максимальному значенні загального струму Iобщ ланцюга дільника струму, представленого на схемі:

Приклад: Повний відхилення стрілки міліамперметра при значенні I1 = 1 мА, внутрішній опір котушки приладу R1 = 200 Ом. Розрахуйте шунт R2. щоб стрілка приладу відхилялася на максимальне значення при загальному струмі Iобщ = 1 А.

Рішення: За формулою (17) обчислюємо. R2 = 0,001 * 200 / (1 - 0,001) = 0,2 Ом; Розрахуємо поглинається (рассеиваемую) потужність R2 (формула 3): P = I2 * I2 * R2. де I2 = Iобщ - I1 = 999 мА, P = 0,999 * 0,999 * 0,2 = 0,199 Вт; за правилом (1) вибираємо резистор потужністю P = 0,25 Вт

Для досягнення точності в вимірювальних ланцюгах, вибирають високоточні резистори, крім того, використовують їх послідовне і паралельне з'єднання.

Як і у випадку з подільником напруги, Ви запитаєте: Якщо це дільник, повинен бути коефіцієнт ділення? Так він є, але у визначенні необхідних величин, користуватися ним вкрай незручно, тому не буду ламати голову ні собі, ні Вам.

Далі будемо розглядати конденсатор.