वोल्टेज विभक्त क्या है? (उदाहरण के साथ) - शारीरिक - 2025

वोल्टेज विभक्त या वोल्टेज विभक्त एक स्रोत से जुड़ा श्रृंखला में प्रतिरोधों या प्रतिबाधा के एक संघ के होते हैं। इस तरह से वोल्टेज V- स्रोत द्वारा आपूर्ति की जाने वाली वोल्टेज- ओम के नियम के अनुसार, प्रत्येक तत्व में आनुपातिक रूप से वितरित की जाती है:

जहां V _i सर्किट तत्व के पार वोल्टेज है, मैं इसके माध्यम से बहने वाला वर्तमान हूं और Z _i इसी प्रतिबाधा है।

चित्रा 1. प्रतिरोधक वोल्टेज विभक्त श्रृंखला में प्रतिरोधों के होते हैं। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

स्रोत और तत्वों को एक बंद सर्किट में व्यवस्थित करते समय, किरचॉफ का दूसरा नियम पूरा होना चाहिए, जो बताता है कि सभी वोल्टेज ड्रॉप और उगने का योग 0 के बराबर है।

उदाहरण के लिए, यदि माना जाने वाला सर्किट विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक है और 12 वोल्ट का स्रोत उपलब्ध है, तो बस उक्त स्रोत के साथ श्रृंखला में दो समान प्रतिरोधक होने से, वोल्टेज विभाजित हो जाएगा: प्रत्येक प्रतिरोध में 6 वोल्ट होंगे। और तीन समान प्रतिरोधों के साथ आपको प्रत्येक में 4 वी मिलते हैं।

चूंकि स्रोत एक वोल्टेज वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है, तो V = +12 V. और प्रत्येक अवरोधक में वोल्टेज की बूंदें होती हैं जिन्हें नकारात्मक संकेतों द्वारा दर्शाया जाता है: - क्रमशः 6 V और - 6 V। यह देखना आसान है कि किरचॉफ का दूसरा कानून पूरा हो गया है:

+12 वी - 6 वी - 6 वी = 0 वी

यह वह जगह है जहां नाम वोल्टेज विभक्त से आता है, क्योंकि श्रृंखला प्रतिरोधों का उपयोग करके, कम वोल्टेज आसानी से एक उच्च वोल्टेज वाले स्रोत से शुरू करके प्राप्त किया जा सकता है।

वोल्टेज विभक्त समीकरण

चलो एक विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक सर्किट पर विचार करना जारी रखते हैं। हम जानते हैं कि एक श्रृंखला अवरोधक सर्किट के माध्यम से वर्तमान I एक स्रोत से जुड़ा है जैसा कि आकृति 1 में दिखाया गया है। और ओम के नियम और किर्चॉफ के दूसरे कानून के अनुसार:

V = IR ₁ + IR ₂ + IR ₃ +… IR _i

जहां R ₁, R ₂… R _i सर्किट की प्रत्येक श्रृंखला प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है। इस प्रकार:

V = I = R _i

तो वर्तमान में बदल जाता है:

मैं = वी / ∑ आर _मैं

अब चलो प्रतिरोधों में से एक पर वोल्टेज की गणना करते हैं, उदाहरण के लिए रोकनेवाला R _i:

V _i = (V / ∑ R _i) R _i

पिछले समीकरण को निम्नलिखित तरीके से फिर से लिखा गया है और हमारे पास पहले से ही एक बैटरी और एन रेसिस्टर्स के लिए वोल्टेज डिवाइडर नियम तैयार है:

2 प्रतिरोधों के साथ वोल्टेज विभक्त

यदि हमारे पास 2 प्रतिरोधों के साथ एक वोल्टेज विभक्त सर्किट है, तो उपरोक्त समीकरण बन जाता है:

और विशेष मामले में जहां आर ₁ = आर ₂, वी _आई = वी / 2, वर्तमान की परवाह किए बिना, जैसा कि शुरुआत में कहा गया था। यह सभी का सरलतम वोल्टेज विभक्त है।

निम्नलिखित आंकड़े में इस विभक्त का आरेख है, जहां V, इनपुट वोल्टेज, को V _में V के रूप में दर्शाया गया _है, और V _i, प्रतिरोध ₁ और R _{2 के} बीच वोल्टेज को विभाजित करके प्राप्त वोल्टेज है ।

चित्रा 2. श्रृंखला में 2 प्रतिरोधों के साथ वोल्टेज विभक्त। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स लेखक / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) के लिए पेज देखें।

काम के उदाहरण

वोल्टेज विभक्त का नियम कम वोल्टेज प्राप्त करने के लिए दो प्रतिरोधक सर्किटों में लगाया जाएगा।

- उदाहरण 1

एक 12 वी स्रोत उपलब्ध है, जिसे 7 वी और 5 वी में दो प्रतिरोधों आर ₁ और आर ₂ द्वारा विभाजित किया जाना है । एक 100 resistance निश्चित प्रतिरोध और एक चर प्रतिरोध है जिसकी सीमा 0 और 1kΩ के बीच है। सर्किट को कॉन्फ़िगर करने और रोकनेवाला आर ₂ का मान सेट करने के लिए क्या विकल्प हैं ?

उपाय

इस अभ्यास को हल करने के लिए दो प्रतिरोधों के लिए वोल्टेज विभक्त का उपयोग किया जाएगा:

मान लीजिए कि आर ₁ प्रतिरोध है जो 7 वी के वोल्टेज पर है और वहां निर्धारित प्रतिरोध आर ₁ = 100 is रखा गया है

अज्ञात प्रतिरोध R _{2 का} 5 V पर होना चाहिए:

YR ₁ से 7 V:

5 (आर ₂ +100) = 12 आर ₂

500 = 7 आर ₂

आर ₂ = 71.43 ₃

आप समान मान प्राप्त करने के लिए अन्य समीकरण का भी उपयोग कर सकते हैं, या समानता के लिए जाँच के लिए प्राप्त परिणाम को स्थानापन्न कर सकते हैं।

यदि अब निश्चित प्रतिरोध को R _{2 के} रूप में रखा जाता है, तो R ₁ 7 V पर है:

५ (१०० + आर _१) = १०० x १२

500 + 5 आर ₁ = 1200

आर ₁ = 140 Ω

उसी तरह, यह सत्यापित करना संभव है कि यह मान दूसरे समीकरण को संतुष्ट करता है। दोनों मूल्य चर प्रतिरोध की सीमा में हैं, इसलिए दोनों तरीकों से अनुरोधित सर्किट को लागू करना संभव है।

- उदाहरण २

एक निश्चित सीमा में वोल्टेज को मापने के लिए एक डीसी प्रत्यक्ष वर्तमान वाल्टमीटर, वोल्टेज विभक्त पर आधारित है। इस तरह के एक वाल्टमीटर के निर्माण के लिए, एक गैल्वेनोमीटर की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए डी 'एरसनवल।

यह एक मीटर है जो विद्युत धाराओं का पता लगाता है, स्नातक स्तर की पढ़ाई और एक संकेत सुई के साथ सुसज्जित है। गैल्वेनोमीटर के कई मॉडल हैं, आकृति में एक बहुत ही सरल है, जिसमें दो कनेक्शन टर्मिनल हैं जो पीठ पर हैं।

चित्रा 3. एक डी 'एरसनवल प्रकार गैल्वेनोमीटर। स्रोत: एफ। ज़पाटा

गैल्वेनोमीटर में एक आंतरिक प्रतिरोध आर _जी अधिकतम वर्तमान है, जो केवल एक छोटे से वर्तमान को सहन करता है, जिसे आई _जी कहा जाता है । नतीजतन, गैल्वेनोमीटर के पार वोल्टेज V _m = I _G R _{G है} ।

किसी भी वोल्टेज को मापने के लिए, वाल्टमीटर को मापे जाने वाले तत्व के समानांतर रखा जाता है और इसका आंतरिक प्रतिरोध इतना बड़ा होना चाहिए कि यह सर्किट से करंट न खींचे, अन्यथा यह इसे बदल देगा।

यदि हम गैल्वेनोमीटर को एक मीटर के रूप में उपयोग करना चाहते हैं, तो मापा जाने वाला वोल्टेज अधिकतम अनुमत से अधिक नहीं होना चाहिए, जो कि डिवाइस की सुई का अधिकतम विक्षेपण है। लेकिन हम मानते हैं कि V _m छोटा है, क्योंकि I _G और R _G हैं।

हालांकि, जब गैल्वेनोमीटर को एक और प्रतिरोधक R _{S के} साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है, जिसे एक सीमित अवरोधक कहा जाता है, हम गैल्वेनोमीटर की माप सीमा को छोटे V _m से कुछ बड़े वोल्टेज van तक बढ़ा सकते हैं । जब यह वोल्टेज पहुंच जाता है, तो साधन सुई अधिकतम विक्षेपण का अनुभव करती है।

डिजाइन योजना इस प्रकार है:

चित्रा 4. गैल्वेनोमीटर का उपयोग कर एक वाल्टमीटर का डिज़ाइन। स्रोत: एफ। ज़पाटा

बाईं ओर चित्रा 4 में, जी गैल्वेनोमीटर है और आर किसी भी प्रतिरोध है जिस पर आप वोल्टेज वी _एक्स को मापना चाहते हैं ।

दाईं ओर का आंकड़ा दिखाता है कि जी, आर _जी और आर _{एस के} साथ सर्किट एक वाल्टमीटर के बराबर कैसे है, जिसे प्रतिरोध आर के समानांतर रखा गया है।

1V पूर्ण स्केल वाल्टमीटर

उदाहरण के लिए, मान लें कि गैल्वेनोमीटर का आंतरिक प्रतिरोध R _G = 50 that है और इसका अधिकतम समर्थन I I _G = 1 mA है, जो कि प्रतिरोधक RS है ताकि इस गैल्वेनोमीटर के साथ निर्मित वोल्टमीटर अधिकतम 1 V के वोल्टेज की गणना कर सके। इसलिए:

I _G (R _S + R _G) = 1 V

आर _एस = (1 वी / 1 एक्स 10 ^-3 ए) - आर _जी

आर _एस = 1000 _S - 50 950 = 950 Ω

संदर्भ

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2. बॉयलास्टैड, आर। 2011. सर्किट विश्लेषण का परिचय। 2। संस्करण। पियर्सन।
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