• Uбатарейки = 9 В
• U1 = 3 В
• I = 10 мА
Рис. 2.17. Электрическая схема делителя напряжения, соединенного с батарейкой 9 В
Если мы будем следовать по цепи, образованной делителем и батарейкой, суммируя напряжения, имеем:
Uбатарейки − U1 − U2 = 0
Перепишем его следующим образом:
U2 = Uбатарейки − U1
Подставим известные значения:
U2 = 9 (В) − 3 (В) = 6 (В)
Теперь мы знаем значения U1 и U2. Вычислим R1 с помощью закона Ома:
Вычислим R2:
Проверим, правильно ли мы сделали подсчеты, вычислим общее сопротивление, а затем проверим значение тока, которое должно равняться 10 мА.
Rтот = R1 + R2 = 300 + 600 = 900 (Ом)
Ток проверяем по следующей формуле:
Расчеты верны! На практике ситуация будет немного другой, потому что нет готового сопротивления 600 Ом. Наиболее близкое к нему значение сопротивления – это 560 Ом. Проверим, какими будут реальные значения тока и сопротивления в цепи.
Примечание: делитель напряжения – это не настоящий регулятор напряжения; когда мы подключаем другую цепь к его выходу, мы изменяем цепь! Мы увидим в последующих главах, как построить более надежные схемы.
Два (или более) параллельных резистора образуют делитель тока, разделяя ток на различные ветви цепи.
Рис. 2.18. Электрическая схема делителя тока, соединенного с батарейкой 9 В
Предположим, у нас есть делитель тока с двумя ветвями, в которых мы хотели бы пропустить ток 10 и 20 мА:
• Uбатарейки = 9 В
• I1 = 10 мА
• I2 = 20 мА
В этом случае можно сразу определить сопротивление, необходимое для получения необходимых токов, так как на концах резисторов напряжение имеет значение 9 В. Используя закон Ома, получаем:
Общее сопротивление, подключенное к батарейке, можно рассчитать из параллельного соединения между R1 и R2:
Общий ток, обеспечиваемый батарейкой, будет равен сумме токов в двух ветвях. Этот ток может быть также получен путем деления напряжения батарейки на полное сопротивление:
Подстроенный резистор и потенциометр
Чтобы увеличить громкость звука колонок или стерео системы, мы поворачиваем регулятор, изменяющий значение сопротивления, который называется потенциометром: специальный компонент имеет три вывода и вал, соединенный с ползуном, который скользит по полосе резистивного материала, расположенного по кругу. Максимальное вращение составляет около 270°, а сопротивление может изменяться от минимального значения (0 Ом) до максимального значения, которое, как правило, написано на элементе. Существуют специальные многооборотные компоненты, которые могут совершать более одного оборота. При вращении вала сопротивление компонента растет, как правило, линейно. Тем не менее существуют потенциометры, сопротивление которых растет логарифмически (такие компоненты часто используются в качестве регулятора громкости).
Рис. 2.19. Гидравлическая упрощенная модель подстроенного резистора, кран с винтовым клапаном
Подстроечные резисторы – это переменные резисторы для использования в печатных платах. Подстроечные резисторы не имеют вала, но прорезь для регулирования сопротивления с помощью отвертки. Они используются для установки значений, которые не будут часто изменяться.
Гидравлическая модель подстроечного резистора является особенной: мы должны представить его как конусообразную трубу, снабженную съемным клапаном. Когда клапан поднят вверх, вода проходит без преграды, но по мере опускания клапана сечение трубы будет уменьшаться, тем самым препятствуя прохождению воды.
Подстроечные резисторы и потенциометры имеют три вывода и могут быть использованы в качестве: