При проектировании электрических схем возможны ситуации, когда в цепи протекает ток определенной величины, а нагрузка рассчитана на значительно меньшее потребление. Специально для этого случая были придуманы оригинальные схемные решения, называемые делителями тока. Их работа основывается на известном из курса физики законе Кирхгофа.
Определение и принцип действия
Токовый делитель представляет собой особую электрическую схему их 2-х резисторов, посредством которых удается поделить общий ток I на две составляющие (фото ниже).
Каждая из компонентов I1 и I2 принимает значения, зависящие от соотношения двух резисторов (они обратно пропорциональны ему). При равных по номиналу резисторах через каждый из них потечет вдвое меньший ток.
Обратите внимание: Теоретической основой принципа действия резистивного делителя является основной закон Кирхгофа (суммы токов на выходе и входе равны).
Иногда для образного представления электронный поток сравнивается с быстрой речкой, в которой скорость движения воды соответствует силе тока в проводнике. Если разделить ее русло на две равные и параллельно текущие части, то напор воды в каждой из них (сила тока) уменьшится ровно вдвое.
Анализ схемы деления тока
Для начала представим ее в приведенном ниже виде.
Разность потенциалов (напряжение) между входной точкой «А» и выходной «Б» одинаковы для обоих резисторов. Каждый из них имеет свое сопротивление, а их сумма рассчитывается по формуле для параллельного включения, приводимой ниже:
Согласно правилу Кирхгофа (первому) общий ток определяется как сумма двух разветвляющихся по цепочкам компонентов. А токи в каждой из этих цепей определяются по формулам, в которые входят номиналы установленных в них резисторов. Другими словами это можно выразить так: чтобы изменять силу тока в вентиляторе, например, включенном вместо одного из сопротивлений, достаточно менять значение второго (параллельного ему) резистора.
Установив на его место потенциометр с переменной величиной номинала удается регулировать частоту вращения лопастей вентилятора (менять силу тока в нем) в некоторых пределах. Эти границы зависят от собственного сопротивления обмотки двигателя устройства и предела изменения номинала потенциометра.
Пример расчета делителя тока
В качестве примера рассмотрим случай нахождения значений I1 и I2 в искусственно организованном делителе тока при известном суммарном значении I=0,6 Ампер. Для этого потребуются формулы, приведенные на фото ниже:
Пусть, к примеру, сопротивление R1 составляет 100 Ом, а R2 равно 20 Омам.
Дальнейшие действия такие:
- По формуле для тока в одной из веток находим: I1= 0,6х20/(100 + 20) = 0,1 Ампер.
- Для другой составляющей определяем: I2= 0,6х100/(100 + 20) = 0,5 Ампер.
- Поскольку на R1 и R2 происходит падение мощности, они также подбираются по этому показателю по формуле: P = IхIхR.
Для резистора R1 P= 0,1х0,1х100 = 1 Вт, а для R2 этот показатель находится как P= 0,5х0,5х20 = 5 Вт. С учетом запаса выбирает значения 2 и 10 Ватт соответственно.