Huidige scheidingslijn

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Rekenmachine (of potlood en papier om te rekenen)
• 6 volt batterij
• Assortiment weerstanden tussen 1 KΩ en 100 kΩ in waarde

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 1, hoofdstuk 6:"Dividercircuits en de wetten van Kirchhoff"

LEERDOELSTELLINGEN

• Om te illustreren hoe Voltmeter te gebruiken
• Om te illustreren hoe de Ampèremeter te gebruiken
• Om te illustreren hoe Ohmmeter te gebruiken
• Om te illustreren hoe de wet van Ohm te gebruiken
• Om te illustreren hoe de huidige wet van Kirchhoff (KCL) gebruikt kan worden
• Om te illustreren hoe het ontwerp van de huidige scheidingslijn te gebruiken

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

Normaal gesproken wordt het als ongepast beschouwd om meer dan twee draden onder een enkele klemmenstrookschroef te bevestigen.

In deze illustratie laat ik drie draden zien die samenkomen bij de bovenste schroef van het meest rechtse lipje dat op deze strip wordt gebruikt.

Dit wordt gedaan voor het gemak van het bewijzen van een concept (van de huidige somming op een circuitknooppunt), en vertegenwoordigt geen professionele montagetechniek.

Het niet-professionele karakter van de 'vrije vorm'-constructiemethode verdient geen verder commentaar.

INSTRUCTIES

Nogmaals, ik laat verschillende methoden zien om hetzelfde circuit te bouwen:breadboard, klemmenstrook en "vrije vorm".

Experimenteer met al deze constructieformaten en raak vertrouwd met hun respectievelijke voor- en nadelen.

Selecteer drie weerstanden uit je weerstandsassortiment en meet de weerstand van elke weerstand met een ohmmeter.

Noteer deze weerstandswaarden met pen en papier, ter referentie in uw circuitberekeningen.

Sluit de drie weerstanden parallel aan en met elkaar, en met de 6 volt batterij, zoals weergegeven in de afbeeldingen.

Meet de accuspanning met een voltmeter nadat de weerstanden erop zijn aangesloten en noteer dit spanningscijfer ook op papier.

Het is raadzaam om de batterijspanning te meten terwijl deze het weerstandscircuit van stroom voorziet, omdat deze spanning enigszins kan verschillen van een onbelaste toestand.

Meet de spanning over elk van de drie weerstanden. Wat valt je op? In een serieschakeling, stroom is gelijk door alle componenten op een bepaald moment.

In een parallelle schakeling, spanning is de gemeenschappelijke variabele tussen alle componenten.

Gebruik de wet van Ohm (I=E/R) om de stroom door elke weerstand te berekenen en verifieer vervolgens deze berekende waarde door de stroom te meten met een digitale ampèremeter.

Plaats de rode sonde van de ampèremeter op het punt waar de positieve (+) uiteinden van de weerstanden met elkaar verbonden zijn en til één weerstandsdraad tegelijk op en verbind de zwarte sonde van de meter met de opgeheven draad.

Meet op deze manier elke weerstandsstroom, waarbij u zowel de grootte van de stroom als de polariteit noteert. In deze illustraties laat ik een ampèremeter zien die wordt gebruikt om de stroom door R₁ . te meten :

Meet de stroom voor elk van de drie weerstanden, in vergelijking met de eerder berekende stroomwaarden.

Als de digitale ampèremeter is aangesloten zoals weergegeven, moeten alle drie de indicaties positief zijn, niet negatief.

Meet nu de totale stroom van het circuit, waarbij u de rode sonde van de ampèremeter op hetzelfde punt van het circuit houdt, maar de draad loskoppelt die naar de positieve (+) kant van de batterij leidt en de zwarte sonde erop aanraakt:

Let op zowel de grootte als het teken van de stroom zoals aangegeven door de ampèremeter. Voeg dit getal (algebraïsch) toe aan de drie weerstandsstromen.

Wat valt je op aan het resultaat dat vergelijkbaar is met het Kirchhoff's Voltage Law-experiment? De stroomwet van Kirchhoff is voor stromen die "optellen" in een punt (knooppunt) in een circuit, net zoals de spanningswet van Kirchhoff is voor spanningen die in een serielus worden opgeteld:in beide gevallen is de algebraïsche som gelijk aan nul.

Deze wet is ook erg nuttig bij de wiskundige analyse van circuits. Samen met de spanningswet van Kirchhoff kunnen we vergelijkingen genereren die verschillende variabelen in een circuit beschrijven, die vervolgens kunnen worden opgelost met behulp van een verscheidenheid aan wiskundige technieken.

Beschouw nu de vier stroommetingen als alle positieve getallen:de eerste drie vertegenwoordigen de stroom door elke weerstand en de vierde vertegenwoordigen de totale circuitstroom als een positieve som van de drie "takstromen". Elke weerstand (tak) stroom is een fractie, of percentage, van de totale stroom. Dit is de reden waarom een ​​parallelle weerstandsschakeling vaak een stroomdeler wordt genoemd .

Koppel de batterij los van de rest van het circuit en meet de weerstand over de parallelle weerstanden.

U kunt de totale weerstand lezen over elke van de klemmen van de individuele weerstanden en krijg dezelfde indicatie:het zal een waarde zijn die lager is dan een van de individuele weerstandswaarden.

Dit is vaak verrassend voor nieuwe studenten elektriciteit, dat je exact hetzelfde (totale) weerstandsgetal leest wanneer je een ohmmeter aansluit over iedereen van een set parallel geschakelde weerstanden.

Het is echter logisch als je de punten in een parallel circuit bekijkt in termen van elektrische gemeenschappelijkheid.

Alle parallelle componenten zijn aangesloten tussen twee sets elektrisch gemeenschappelijke punten.

Aangezien de meter geen onderscheid kan maken tussen punten die met elkaar gemeenschappelijk zijn door middel van een directe verbinding, is het lezen van weerstand over één weerstand gelijk aan het lezen van de weerstand van allemaal.

Hetzelfde geldt voor spanning, daarom kan de batterijspanning net zo gemakkelijk over een van de weerstanden worden afgelezen als rechtstreeks over de batterijpolen.

Als u de accuspanning (eerder gemeten) deelt door dit totale weerstandsgetal, krijgt u een cijfer voor de totale stroom (I=E/R) dat nauw aansluit bij het gemeten cijfer.

De verhouding van weerstandsstroom tot totale stroom is hetzelfde als de verhouding van totale weerstand tot individuele weerstand.

Als een weerstand van 10 kΩ bijvoorbeeld deel uitmaakt van een stroomdelercircuit met een totale weerstand van 1 kΩ, zal die weerstand 1/10 van de totale stroom geleiden, ongeacht de waarde van dat stroomtotaal.

COMPUTERSIMULATIE

Schema met SPICE-knooppuntnummers:

Ampèremeters in SPICE-simulaties zijn eigenlijk nulspanningsbronnen die zijn ingevoegd in de paden van de elektronenstroom.

U zult de spanningsbronnen V_ir1 . opmerken , V_ir2 , en V_ir3 zijn ingesteld op 0 volt in de netlijst. Wanneer elektronen de negatieve kant van een van deze "dummy" batterijen binnenkomen en de positieve eruit, is de huidige indicatie van de batterij een positief getal.

Met andere woorden, deze 0 volt-bronnen moeten worden beschouwd als ampèremeters met de rode sonde aan de lange zijde van het batterijsymbool en de zwarte sonde aan de korte zijde.

Netlijst (maak een tekstbestand met de volgende tekst, letterlijk):

Huidige scheidingslijn v1 1 0 r1 3 0 2k r2 4 0 3k r3 5 0 5k vitaal 2 1 dc 0 vir1 2 3 dc 0 vir2 2 4 dc 0 vir3 2 5 dc 0 .dc v1 6 6 1 .print dc i(vitotaal) i(vir1) i(vir2) i(vir3) .einde 

Wanneer het wordt uitgevoerd, drukt SPICE een tekstregel af met vier stroomcijfers, waarbij de eerste stroom het totaal weergeeft als een negatieve hoeveelheid en de andere drie de stromen voor weerstanden R₁ , R₂ , en R₃ .

Wanneer algebraïsch opgeteld, vormen het ene negatieve getal en de drie positieve getallen een som van nul, zoals beschreven door de huidige wet van Kirchhoff.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad voor stroomverdelercircuits