Při navrhování elektrických obvodů jsou možné situace, kdy v obvodu protéká proud určité velikosti a zátěž je navržena pro výrazně nižší spotřebu. Speciálně pro tento případ byla vyvinuta originální obvodová řešení, která se nazývají děliče proudu. Jejich práce vychází z Kirchhoffova zákona známého z kurzu fyziky.
Definice a princip činnosti
Dělič proudu je speciální elektrický obvod jejich 2 rezistorů, kterým je možné rozdělit celkový proud I na dvě složky (foto níže).
Každá ze složek I1 a I2 nabývá hodnot v závislosti na poměru dvou rezistorů (jsou k němu nepřímo úměrné). Se stejnými jmenovitými odpory protéká polovinou proudu každý z nich.
Poznámka: Teoretickým základem principu činnosti odporového děliče je základní Kirchhoffův zákon (součty proudů na výstupu a vstupu jsou stejné).
Někdy, pro obrazné znázornění, je tok elektronů srovnáván s rychlou řekou, ve které rychlost pohybu vody odpovídá síle proudu ve vodiči. Pokud rozdělíme jeho kanál na dvě stejné a paralelně tekoucí části, pak se tlak vody v každé z nich (síla proudu) sníží přesně o polovinu.
Analýza současného okruhu sdílení
Nejprve to představíme v níže uvedené formě.
Potenciální rozdíl (napětí) mezi vstupním bodem "A" a výstupem "B" je stejný pro oba rezistory. Každý z nich má svůj vlastní odpor a jejich součet se vypočítá podle níže uvedeného vzorce pro paralelní připojení:
Podle Kirchhoffova pravidla (první) je celkový proud definován jako součet dvou komponent rozvětvených v řetězcích. A proudy v každém z těchto obvodů jsou určeny vzorci, které zahrnují hodnoty rezistorů v nich nainstalovaných. Jinými slovy to lze vyjádřit následovně: za účelem změny proudu ve ventilátoru, například zapnutého namísto jednoho z odporů, stačí změnit hodnotu druhého (paralelně s ním) rezistoru.
Instalací potenciometru s proměnnou hodnotou na jeho místo je možné v určitých mezích regulovat rychlost otáčení lopatek ventilátoru (měnit v něm proud). Tyto limity závisí na vnitřním odporu vinutí motoru zařízení a rozsahu změny hodnoty potenciometru.
Aktuální příklad výpočtu děliče
Jako příklad zvažte případ nalezení hodnot I1 a I2 v uměle organizovaném děliči proudu se známou celkovou hodnotou I = 0,6 ampér. To bude vyžadovat vzorce uvedené na fotografii níže:
Například R1 je 100 ohmů a R2 je 20 ohmů.
Další akce jsou následující:
- Podle vzorce pro proud v jedné z větví zjistíme: I1 = 0,6x20 / (100 + 20) = 0,1 ampéru.
- Pro druhou složku určíme: I2 = 0,6x100 / (100 + 20) = 0,5 ampéru.
- Protože na R1 a R2 dochází k poklesu výkonu, jsou také vybrány podle tohoto indikátoru pomocí vzorce: P = IхIхR.
Pro rezistor R1 P = 0,1x0,1x100 = 1 W a pro R2 je tento indikátor P = 0,5x0,5x20 = 5 W. Při zohlednění rozpětí vybere hodnoty 2, respektive 10 wattů.