Làm thế nào để điện điện tử biết được tỷ lệ điện trở trong một bộ chia điện áp?

Tôi đang gặp khó khăn trong việc khái niệm hóa những gì / cách mọi thứ đang hoạt động trong một thiết lập bộ chia điện áp. Tôi đã đọc một vài câu hỏi / giải thích khác mà người trả lời đã nói "không nghĩ về vấn đề nước", nhưng ở một mức độ nào đó, thật khó để không làm như vậy.

Những gì tôi không nhận được là cách điện thay đổi / thích ứng sau điện trở FIRST dựa trên tỷ lệ giữa nó và điện trở THỨ HAI? Tôi biết đó là trong lĩnh vực phải làm với "áp lực" và đường ống, nhưng nếu bạn có một lực cản tiếp theo trong dòng chảy, về mặt khái niệm thì vấn đề gì đối với sự kháng cự tiếp tục xuống đường ống?

Và bước ra ngoài các bộ chia điện áp (nhưng vẫn còn trong câu hỏi về sự sụt giảm điện áp và tỷ số) - làm thế nào / tại sao TẤT CẢ điện áp bị rơi qua một điện trở trong mạch một điện trở, nhưng với hơn 2 điện trở / tải, điện tử "biết" bằng cách nào đó phân phối điện áp giảm tỷ lệ? (Rõ ràng tôi biết các electron không có ý thức làm việc này và đưa ra quyết định). Tại sao điện áp không giảm tĩnh trên điện trở / tải tĩnh? Tại sao nó phụ thuộc vào các điện trở / tải khác trong mạch?

(Tôi không bận tâm về kỹ thuật, nhưng nếu có thể, vui lòng ít nhất thêm một số loại quan niệm hoặc trình diễn trực quan, nếu bạn có thể! :) Cảm ơn!

Hãy làm một thí nghiệm suy nghĩ khác:

Hãy tưởng tượng rằng chúng ta rút ngắn dần kết nối giữa hai điện trở cho đến khi nó cực kỳ nhỏ. Bây giờ bạn thực sự có một điện trở với điểm chia ở đâu đó ở giữa. Một đầu của điện trở này được kết nối với điện áp cung cấp, giả sử 5 Vôn. Đầu kia được nối với mặt đất, chúng tôi sẽ gọi 0 Volts vì chúng tôi sẽ sử dụng nó làm điểm tham chiếu cho phép đo điện áp của chúng tôi.

Một lần nữa, hãy tưởng tượng rằng chúng ta dần dần di chuyển điểm phân chia lên về phía đầu 5V hoặc xuống về phía cuối 0V. Tại vị trí nào dọc theo điện trở kết hợp này, bạn sẽ mong muốn điện áp đo được giảm từ 5 Vôn xuống 0 Vôn?

Có phải rõ ràng rằng điện áp không có một bước thay đổi tại một điểm, nhưng tỷ lệ với phần của điện trở dưới điểm chia? Điện áp rơi là tuyến tính dọc theo chiều dài của điện trở kết hợp .

Bây giờ hãy tưởng tượng rằng chúng ta dần khôi phục độ dài của kết nối mà chúng ta đã trải dài trong lần hình dung đầu tiên. Và hãy tưởng tượng rằng bản thân kết nối không có điện trở - không. (Nó không hoàn toàn bằng không, nhưng nó gần đến mức chúng ta có thể bỏ qua nó). Có phải rõ ràng rằng điện áp sẽ không khác nhau ở hai đầu của kết nối khi bạn kéo dài nó ra một lần nữa?

Tổng điện áp giảm tuyến tính trên tổng điện trở , và điểm phân chia "mẫu" điện áp đó ở một phần cụ thể của tổng.

Dòng điện không "quan tâm" hay "biết" liệu có chảy qua nhiều điện trở riêng lẻ hay một điện trở liên tục; điện áp giảm liên tục dọc theo từng đoạn của đường kháng. Các kết nối "không kháng" chỉ là không quan trọng .

Đối với hiện tại có liên quan không có dải phân cách, chỉ có một con đường có điện trở (tổng) nhất định. Hãy nói rằng bạn có một 1k và một 2k Ω điện trở trong loạt. Tổng số: 3k Ω , và nếu bạn áp dụng 3V qua nó, bạn nhận được, mỗi Luật Ohm $\Omega$$\Omega$$\Omega$

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

Bây giờ Luật Ohm cũng áp dụng cho bất kỳ điện trở riêng lẻ nào trong chuỗi. Để tìm điện áp trên 1k điện trở: $\Omega$

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

Vì vậy, thực sự bạn có được một phần của 3V ban đầu, đó là lý do tại sao nó được gọi là bộ chia, có tỷ lệ được xác định bởi tỷ lệ giữa các điện trở. Nhưng đối với hiện tại không có sự khác biệt giữa một tải của 3k và một bao gồm một 1k Ω cộng với 2k Ω điện trở.$\Omega$$\Omega$$\Omega$

Có gì sai khi nghĩ về sự tương tự nước? Với một máy bơm đẩy nước qua mao quản, đồng hồ đo áp suất bên dưới sẽ thấy toàn bộ áp suất tại điểm X, nhưng khoảng một nửa áp suất tại điểm Y. Nước không 'biết' áp suất nào, nó chỉ gặp phải lực cản ít hơn khi nó đi xuống mao quản và áp suất giảm theo tỷ lệ.

(Đây là, ngẫu nhiên, làm thế nào van bypass trong hệ thống sưởi ấm trung tâm trong nước kiểm soát tốc độ dòng chảy thông qua bộ tản nhiệt).

Bức tranh là thế này: Các electron bị đẩy bởi một lực. Tổng lượng lực (điện áp cung cấp) được phân chia giữa lượng điện trở trong mỗi phần của rãnh. Dòng điện tử tự cân bằng theo cách sao cho tổng tất cả các điện áp trên tất cả các phần tử cộng với điện áp cung cấp.

Giải thích: Hiện tại về cơ bản là "tất cả các electron trong dây chuyển động chậm theo một hướng". Hãy tưởng tượng một loạt các quả bóng trong một ống. Người ta phải thoát khỏi phía bên kia khi bạn nhấn một bên ở phía bạn.

Để làm cho chúng di chuyển, bạn phải dùng một lực. Đây là một lực điện, đó là khi một điện trường (điện áp cơ bản) tác dụng lên các vật tích điện, các electron trong trường hợp của chúng ta.

Để làm cho chúng di chuyển nhanh hơn, bạn phải dùng nhiều lực hơn. (hay đúng hơn, cùng một lực lượng thường xuyên hơn)

Cần bao nhiêu lực liên quan đến tốc độ / dòng điện, phụ thuộc vào lực cản của đường dẫn.

Tất cả các electron trong đường dẫn đang di chuyển dọc. Có nghĩa là tất cả, trong nguồn điện, dây và điện trở, tất cả các điện tử, đang di chuyển ít nhiều đồng loạt.

Bây giờ các electron đang di chuyển. Đối với mỗi phần cực nhỏ của đường đi, có một điện trở, xác định mức độ lớn của điện áp phải có để làm cho các electron di chuyển dọc. Họ di chuyển cùng, bởi vì có một hiện tại. Họ bị buộc phải.

Điện áp của mỗi phần của đường dẫn cộng với tổng điện áp.

Đó là tất cả về luật Ohm .

Một điện áp trên hai điện trở tạo ra một dòng điện chạy vào cả hai. Dòng điện này sẽ giống nhau cho tất cả các điện trở, nếu chúng được kết nối nối tiếp và sẽ được đưa ra theo luật Ohm.

Trên mỗi điện trở, dòng điện sẽ gây ra sụt áp, một lần nữa được đưa ra bởi định luật mr O.

Bạn có thể tìm thấy toán học ở khắp mọi nơi, nhưng trước tiên hãy hiểu điều này và cách một điện trở hoạt động. Vì đó là một chủ đề bị lạm dụng, tôi muốn đề nghị bạn đọc wiki về điện trở và định luật Ohm . Một khi bạn hiểu cả hai, bộ chia điện áp sẽ rõ ràng kỳ diệu.

Dù sao:

Làm thế nào để điện điện tử biết được tỷ lệ điện trở trong một bộ chia điện áp?

Làm thế nào để bạn biết rằng nếu bạn nhảy xuống từ một cây cầu, bạn rơi ở một tốc độ nhất định? Đó chỉ là do vật lý.

Vâng, đầu tiên là xem với một điện trở. Chúng ta sẽ xem xét điều này với một thiết lập pin xe hơi và nói rằng chúng ta có mặt bằng âm và độ nóng + 12 v.

Trong mạch đầu tiên của chúng tôi, chúng tôi di chuyển 12 volt trên 12 ohms điện trở và di chuyển 1 amp cho 12 watt trên tải của chúng tôi. Đó là tất cả mọi thứ có thể di chuyển ở đó. Sự khác biệt tương đối giữa đầu cung và đầu cuối là như nhau.

Bạn cũng có thể xem điều này dưới dạng nóng + 6v và -6v và mạch sẽ hoạt động giống hệt nhau. Giảm nguồn cung của bạn (nóng) hoặc hạ thấp bồn rửa (mặt đất) của bạn sẽ tạo ra sự khác biệt về tiềm năng (điện áp).

Bây giờ, hãy thay đổi tải của chúng tôi: hai điện trở mỗi 6 ohms. Tổng sức đề kháng của chúng tôi bây giờ là 12 ohms một lần nữa, vì vậy chúng tôi vẫn sẽ rút ra 1 amp. Mỗi tải hiện đang tiêu thụ một nửa số đó: 6 watt. Để tiêu thụ 6 watt trên điện trở 6 ohm với 1 amp công suất, bạn phải mất 6 volt. Hãy nhớ rằng, hiện tại không đổi trong một mạch bất cứ nơi nào bạn đo nó. Đó là lý do tại sao một cầu chì có hiệu quả ở bất cứ đâu trong một chuỗi loạt. Hãy nhớ rằng cường độ dòng điện về cơ bản là dòng chảy (gallon mỗi phút) và công suất thu được là sự kết hợp giữa dòng chảy và áp suất (điện áp). Do đó, điện áp * amperage == watts (động lực).

Vì vậy, đó là phần điện. Để sử dụng một sự tương tự nước, bạn phải nghĩ về hệ thống ống nước một chút khác nhau. "Chìm" nơi nước chảy đến bây giờ phải được coi là áp lực, do đó cung cấp một số áp lực ngược. Các tải là tuabin trong đường ống. Nếu nguồn cung của chúng tôi là 100 psi và bồn rửa của chúng tôi là 50 psi, chúng tôi sẽ có được dòng chảy.

Chênh lệch áp suất giữa hai điểm trên đường ống sau khi tải sẽ nhỏ không đáng kể. Nó vẫn sẽ có áp lực với thế giới bên ngoài, nhưng áp lực tương đối khi được tham chiếu với bể chìm 50 psi của chúng tôi sẽ rất thấp. Thêm một phân chia với nhiều đường ống sau lần tải cuối cùng sẽ không thay đổi nó.

Nếu chúng tôi đặt một đường ống trước lần tải đầu tiên và treo nó lên sau lần tải cuối cùng, chúng tôi sẽ thấy 100 psi trên đó ... hoặc 50 psi so với hai bể của chúng tôi. Nếu chúng ta chạm vào giữa hai tuabin bằng nhau với bồn rửa của chúng ta, chúng ta sẽ thấy áp suất 25 psi. Nước phải tiêu tốn một ít năng lượng để vượt qua tuabin đầu tiên.

Chừng nào chúng ta có đủ áp suất (điện áp) để quay tuabin (truyền tải), chúng ta sẽ thấy sự sụt giảm trên tuabin đó bằng với chênh lệch áp suất ở hai bên. Nếu chúng ta đặt nhiều tuabin vào đó, chúng ta sẽ thấy áp suất giảm tỷ lệ thuận với lượng nỗ lực cần thiết để quay tuabin.

Hãy nhớ rằng điện áp và áp suất đều liên quan đến tham chiếu tương đối. Rốt cuộc, 0psi trên mặt đất thường được đo tương đối, và thực sự là 14,7 psi (tuyệt đối). Vì vậy, giả sử một giây rằng mạch cung cấp của bạn nóng hơn 24v so với mặt đất + 12 v và nó có thể có ý nghĩa hơn bởi vì bạn sẽ hình dung được một số áp lực ngược trong đầu và thực sự tập trung vào thực tế rằng áp suất tương đối là lái xe điểm.

Chúng tôi tạo ra nhiều năng lượng hơn trên các tua-bin của chúng tôi bằng cách sử dụng đường ống lớn hơn và tua-bin lớn hơn với cùng áp lực, hoặc chúng tôi có thể tăng áp lực lên các đường ống hiện tại. Tuy nhiên, áp suất giảm trên các tuabin của chúng tôi sẽ luôn duy trì tỷ lệ miễn là nước có thể chảy.

Đó là tất cả trong lĩnh vực điện. Vì vậy, nếu chúng ta có một mạch điện với hai điện trở và chúng ta kết nối một pin, một trường điện sẽ xuất hiện đi từ một đầu của pin, đến đầu kia thông qua hai điện trở. Đây là phần di chuyển với tốc độ ánh sáng (trong vật liệu). Trường này bị ảnh hưởng bởi vật liệu của dây và của điện trở, và cả chiều rộng của đường dẫn, v.v ... Do đó, cường độ của trường tại các điểm khác nhau đều được kiểm soát bởi điện trở. Các electron trong vật liệu sau đó phản ứng với trường. Tốc độ chúng di chuyển được kiểm soát bởi cường độ của trường và điều này được đặt bởi các giá trị của các điện trở. Vì vậy, các electron di chuyển với tốc độ dự đoán bởi vì trường đang điều khiển chúng, chính nó được điều khiển bởi các điện trở.

Mong rằng đây là thứ bạn tìm kiếm,

Tôi cũng thích nghĩ về nó trong một tương tự nước, nhưng một cách dễ dàng hơn. Nó hoạt động như thế này:

Hãy nghĩ về một đường ống, nơi đường kính của các phần khác nhau là khác nhau. Đường kính càng lớn, nước càng có thể chảy. Điện trở có giá trị cao hơn sẽ hoạt động như các ống có đường kính nhỏ hơn, cho phép dòng nước chảy ít hơn.

Giả sử bạn có 2 điện trở: 1k và 2k. "Ống" điện trở 2k bằng khoảng một nửa đường kính của "ống" điện trở 1k. Nếu bạn cung cấp một lối thoát tốt đẹp cho nước giữa chúng (nghĩa là đường dây điện áp được chia), rất nhiều nước sẽ đi qua nó nhưng không phải tất cả. Một phần nước vẫn sẽ chảy qua "ống" 1k, vì có chỗ trong đó nếu nó trống. Bao nhiêu? khoảng 1/3 lượng nước sẽ có thể sử dụng đường ống 1k trong cùng khoảng thời gian mà 2/3 đang thoát qua ống phân chia điện áp. Vì vậy, về tiềm năng, bạn sẽ có khoảng 2 / 3V đi qua dải phân cách. Tất cả phụ thuộc vào lượng nước vào (vì điện trở thứ nhất) và lượng nước có thể thoát ra khỏi mặt đất (vì điện trở thứ hai).

Dù sao thì cuối cùng nó cũng sẽ có đầy đủ tiềm năng ở hai đầu, bởi vì điều đó là bắt buộc, nhưng ở giữa, bạn sẽ có tiềm năng có thể thoát qua tuyến đường này, điều này hấp dẫn hơn so với tuyến đường khác.

Tôi không chắc liệu sự tương tự có chính xác 100% hay không, nhưng đây là một mô hình tinh thần ... nó không thực sự cần phải chính xác, chỉ là biểu cảm :)