2 Делители напряжения

Предназначены для уменьшения напряжения.

Рисунок 2 - Делитель напряжения

R1 – верхнее плечо делителя; R2 – нижнее плечо.

Последовательное соединение резисторов R1, R2 преобразует входное напряжение Uвх в ток:

который создает падение напряжения на резисторах. Выходное напряжение, снимаемое с резистора R2, составляет

Из формул видно, что выходное напряжение Uвых меньше входного Uвх в раз, т.е. является поделенным.

Входное напряжение Uвх распределяется между резисторами:

Это означает, что напряжение на каждом из резисторов меньше входного.

Параметры делителя напряжения:

- коэффициент передачи ,

- входное сопротивление

Выход делителя напряжения, как и выход любого устройства, всегда работает на какую-либо нагрузку R_Н (рис.3)_.

Рисунок 3 - Делитель напряжения под нагрузкой

Одним из пояснений действия делителя являются эпюры входного и выходного напряжений. Эти эпюры (рис.4) показывают, что выходное напряжение Uвых меньше входного Uвх как на постоянном а, так и на переменном б токах, причем формы Uвх и Uвых всегда совпадают.

Рисунок 4– Эпюры входного и выходного напряжений делителя:

а) – на постоянном токе; б) – на переменном токе

Трансформаторы

Предназначены для преобразования так называемого первичного напряжения во вторичное.

Трансформатор состоит в простейшем случае из двух магнитно связанных катушек W1 и W2 (рис.5). Магнитные потоки этих катушек связаны.

Рисунок 5 – Схема трансформатора

При входном переменном напряжении U₁ через первичную обмотку W1течет переменный ток I₁, который создает переменный магнитный поток. Этот поток пересекает витки вторичной обмотки W2 и наводит в них ЭДС. Так создается вторичное выходное напряжение U₂. Оно тем больше, чем большее количество витков во вторичной обмотке.

Основной характеристикой трансформатора является коэффициент трансформации или через напряжения: .

Если N < 1, т.е. U2< U1, то трансформатор понижающий (он уменьшает напряжение).

При N 1 (U2 U1) трансформатор повышающий (увеличивает напряжение)

При N 1 (U2= U1) трансформатор распределительный. Он гальванически разделяет первичную и вторичную цепи, не изменяя напряжения.

На холостом ходе нагрузки вторичной обмотки нет (рис.5). Поэтому вторичный ток не течет и тогда под током находится первичная обмотка. Ток I₁ создает магнитный поток, который пересекает витки первичной обмотки и наводит в них противо-ЭДС. По закону Джоуля – Ленца любая наведенная ЭДС всегда имеет такое направление, чтобы препятствовать причине, вызвавшей её. Эта противо-ЭДС действует навстречу первичному напряжению Uвх и поэтому при холостом ходе ток небольшой.

Если трансформатор работает при нагрузке R_Н (рис.6), то его вторичная обмотка находится под током I₂ от которого прямо пропорционально зависит I₁. Это объясняется тем, что I₁ создает магнитный поток, направленный против первичного магнитного потока. Поэтому под нагрузкой трансформатор несколько размагничивается, из-за чего противо-ЭДС уменьшается и первичный ток I₁ увеличивается.

Рисунок 6 – Трансформатор под нагрузкой

Токи I₁ и I₂ связаны через коэффициент трансформации I₁ = N I₂.

Таким образом, для понижающего трансформатора вторичное напряжение в N раз меньше первичного, а вторичный ток N раз больше первичного.

Коэффициент полезного действия составляет около 100%, т.е. мощности в первичной и вторичной обмотках почти совпадают.

Конденсаторы.

Конденсатор представляет собой две токопроводящие поверхности, разделенные между собой изолятором. Основной особенностью конденсатора является накопление электрической энергии.

Конденсаторы характеризуются емкостью ,

где Q- заряд, накопленный конденсатором под приложенным к нему напряжением Uc.

Размерностью и единицей емкости является фарада (Ф).

.

Емкость в 1 фараду очень большая величина. Поэтому используются следующие единицы: микрофарада (мкФ), нанофарада (нФ), пикофарада (пФ):

1мкФ= 10^-6 Ф;

1нФ= 10^-9 Ф;

1пФ= 10^-12 Ф.

Конденсаторы бывают также как и резисторы трех типов:

1. постоянные (полярные и неполярные).

2. переменные.

3. построечные.

Условно графическое обозначение конденсаторов: