电力如何“知道”分压器中的电阻比?

电器工程 电压 反抗 分压器
2022-01-09 18:38:10

我很难概念化分压器设置中的工作方式/方式。我已经阅读了其他几个问题/解释,其中回答者说“不要从水的角度考虑它”,但在某种程度上很难不这样做。

我不明白的是,在第一个电阻器与第二个电阻器之间的比率之后,电力如何变化/适应?我知道它与“压力”和管道有关,但如果你在流动链的上游有阻力,从概念上讲,管道下游的阻力有什么关系?

并且跨出分压器(但仍处于压降和比率问题的领域)——所有电压如何/为什么在一个电阻器电路中通过一个电阻器下降,但有 2+ 个电阻器/负载,电子“知道”以某种方式按比例分配电压下降?(显然我知道电子并没有有意识地解决这个问题并做出决定)。为什么静态电阻/负载上的电压降不是静态的?为什么它取决于电路中的其他电阻器/负载?

(我不介意技术,但如果可能的话,请至少添加一些视觉概念或演示,如果可以的话!:) 谢谢!

4个回答

让我们做另一个思想实验:

想象一下,我们逐渐缩短两个电阻之间的连接,直到它变得无限小。现在你实际上有一个电阻,分压器点在中间的某个地方。该电阻的一端连接到电源电压,比如说 5 伏。另一端接地,我们将其称为 0 伏,因为我们将使用它作为电压测量的参考点。

同样,假设我们逐渐将分压器点向上移动到 5V 端或向下移动到 0V 端。在这个组合电阻器的哪个位置,您希望测得的电压从 5 伏降至 0 伏?

是否清楚电压在某一点没有阶跃变化,但与分压器点下方的电阻比例成正比?电压降沿组合电阻的长度呈线性。

现在想象一下,我们逐渐恢复了我们在第一个可视化中拉伸的那个连接的长度。并想象连接本身没有阻力 - 零。(它不是完全为零,但它是如此接近以至于我们可以忽略它)。是否清楚,当您再次将其拉出时,连接两端的电压不会有所不同?

总电压在总电阻上线性下降,并且分压器点在总电阻的特定部分“采样”该电压。

电流不“关心”或“知道”是流过许多单独的电阻器,还是流过一个连续的电阻器;电压沿电阻路径的每一段连续下降。“零电阻”连接无关紧要

就电流而言,没有分压器,只有一条路径具有一定的(总)电阻。假设你有一个 1k\$\Omega\$ 和一个 2k\$\Omega\$ 电阻串联。总计:3k\$\Omega\$,根据欧姆定律,如果您在其上施加 3V,您将得到

\$ I = \dfrac{V}{R} = \dfrac{3V}{3k\Omega} = 1mA \$

现在欧姆定律也适用于链中的任何单个电阻器。要找到 1k\$\Omega\$ 电阻上的电压:

\$ V = I \cdot R = 1mA \cdot 1k\Omega = 1V \$

所以确实你得到了原始 3V 的一小部分,这就是为什么它被称为分压器,其比率由电阻之间的比率定义。但是对于电流来说,3k\$\Omega\$ 的负载和 1k\$\Omega\$ 加上 2k\$\Omega\$ 电阻组成的负载没有区别。

想水的比喻有什么问题?使用泵将水推过毛细管,下面的压力表将在 X 点看到全压,但在 Y 点看到大约一半的压力。水不“知道”要处于什么压力,它只是遇到较小的阻力当它沿着毛细管向下移动时,压力会成比例地降低。

在此处输入图像描述

(顺便说一下,家用中央供暖系统中的旁通阀如何控制通过散热器的流量)。

图片是这样的:电子被力推动。总的力(电源电压)在轨道每个部分的电阻量之间分配。电子流以某种方式自我平衡,因此所有元素上的所有电压之和加起来就是电源电压。

解释:电流基本上是“导线中的所有电子都在一个方向上缓慢移动”。想象一下软管中的一堆球。当您在一侧按下一个时,一个必须退出另一侧。

要使它们移动,您必须施加力量。这是一种电力,即电场(基本上是电压)作用于带电物体,在我们的例子中是电子。

为了让它们移动得更快,你必须施加更大的力量。(或者更确切地说,相同的力量更频繁)

相对于速度/电流需要多少力,取决于路径的电阻。

路径中的所有电子都在移动。这意味着所有,在电源、电线和电阻器中,所有的电子都或多或少地一致移动。

现在电子正在移动。对于路径的每一个无穷小部分,都有一个电阻,它决定了必须存在多大的电压才能使电子沿着移动。他们确实在前进,因为有一股潮流。他们被迫这样做。

路径各部分的电压加起来就是总电压。