- Funzionamento del circuito divisore di corrente
- Test del circuito del divisore di corrente nell'hardware
- Applicazioni di divisori correnti
Quando si progetta un circuito elettronico, ci sono molte situazioni in cui un circuito richiede valori diversi di sorgenti di tensione e corrente. Ad esempio, quando si imposta la tensione preimpostata per un amplificatore operazionale, è molto comune utilizzare un circuito divisore di potenziale per ottenere i valori di tensione richiesti. Ma cosa succede se abbiamo bisogno di un valore specifico di corrente? Simile al partitore di tensione, esiste un altro tipo di circuito chiamato divisore di corrente che può essere utilizzato per dividere la corrente totale in diversi all'interno di un circuito chiuso. Quindi, in questo tutorial, impareremo come costruire un semplice circuito divisore di corrente usando il metodo resistivo (usando solo resistori). Si noti che è anche possibile realizzare un divisore di corrente utilizzando induttori e il funzionamento di entrambi i circuiti sarà lo stesso.
Funzionamento del circuito divisore di corrente
Un resistore è il componente passivo più utilizzato in elettronica ed è molto facile costruire un divisore di corrente utilizzando resistori. Il divisore di corrente è un circuito lineare che divide la corrente totale che scorre in un circuito e crea una divisione o produce una frazione della corrente totale.
Secondo la regola del divisore di corrente, la corrente che scorre attraverso qualsiasi ramo parallelo di un circuito sarà uguale al prodotto della corrente totale e al rapporto tra la resistenza del ramo opposto e la resistenza totale. Pertanto, con la regola del divisore di corrente, possiamo calcolare la corrente che scorre attraverso un ramo se conosciamo il valore di corrente e resistenza totale di altri rami. Ne capiremo di più man mano che procediamo.
L'attuale divisore può essere costruito facilmente usando KCL (legge attuale di Kirchhoff) e legge di Ohms. Vediamo come avviene questa divisione in un circuito resistivo collegato in parallelo.
Nell'immagine sopra, due resistori da 1 Ohm sono collegati in parallelo, che è R1 e R2. Questi due resistori condividono la corrente totale che scorre attraverso il resistore. Poiché la tensione attraverso questi due resistori è la stessa, la corrente che scorre attraverso ciascun resistore può essere calcolata utilizzando la formula del divisore di corrente
Quindi la corrente totale è I Totale = I R1 + I R2 secondo la legge attuale di Kirchoff.
Ora per trovare la corrente di ogni resistenza, usiamo la legge di Ohm I = V / R su ogni resistenza. In tal caso, Io R1 = V / R1 e io R2 = V / R2
Pertanto, se usiamo questi valori in I Total = I R1 + I R2, la corrente totale sarà
Corrente totale = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Quindi, V = I totale (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I totale (R1R2 / R1 + R2)
Quindi, se possiamo calcolare la resistenza totale e la corrente totale, usando la formula sopra, possiamo ottenere la corrente divisa attraverso il resistore. Le formule della regola del divisore corrente per calcolare la corrente fino a R1 possono essere fornite come
I R1 = V / R1 = I totale I R1 = I totale (R2 / (R1 + R2))
Allo stesso modo, le formule della regola del divisore corrente per calcolare la corrente attraverso R2 possono essere fornite come
I R2 = V / R2 = I totale I R2 = I totale (R1 / (R1 + R2))
Pertanto, dove i resistori sono più di due, è necessario calcolare la resistenza totale o equivalente per scoprire la corrente divisa in ciascun resistore utilizzando la formula
I = V / R
Test del circuito del divisore di corrente nell'hardware
Vediamo come funziona questo divisore di corrente in uno scenario reale.
Ci sono tre resistori nello schema sopra che sono collegati a una sorgente di corrente fissa o costante di 1A. Tutti i resistori sono classificati come 1 Ohm. Quindi R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Questo circuito viene testato in breadboard collegando i resistori uno per uno in una configurazione parallela con una sorgente di corrente costante da 1A collegata attraverso il circuito. Puoi anche controllare questo semplice circuito a corrente costante per imparare come funziona la sorgente di corrente e come costruirne una da soli. Nell'immagine sottostante, un singolo resistore è collegato attraverso il circuito.
La corrente mostra 1A nel multimetro quando è collegata attraverso il resistore. Successivamente, viene aggiunto un secondo resistore da 1 Ohm. La corrente è scesa a metà, circa 500 mA in ciascuna resistenza come mostrato di seguito
Perché è successo? Scopriamolo usando il calcolo del divisore corrente. Quando due resistori da 1 Ohm sono collegati in parallelo, la resistenza equivalente sarà -
R Equivalente = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 Ohm
Pertanto, quando due resistenze da 1 Ohm collegate in parallelo, la resistenza equivalente diventava 0,5 Ohm. Quindi, la corrente attraverso R1 è
I R1 = I totale (R equivalente / R1) I R1 = 1A (0,5 Ohm / 1 Ohm) = 0,5 Amp
La stessa quantità di corrente scorre attraverso l'altra resistenza perché R2 è la stessa resistenza da 1 Ohm e la corrente è costante fino a 1A. Il multimetro mostra circa 0,5 Amp che scorre attraverso i due resistori.
Ora un ulteriore resistore da 1 Ohm è collegato nel circuito. Il multimetro mostra ora che circa 0,33 A di corrente fluiscono attraverso ciascun resistore.
Poiché ci sono tre resistenze collegate in parallelo, scopriamo la resistenza equivalente delle tre resistenze in connessione parallela
R equivalente = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R equivalente = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R equivalente = 1/3 R equivalente = 0,33 Ohm
Ora, la corrente attraverso ogni resistenza, IR = I totale (R equivalente / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohm / 1 Ohm) IR = 0,33 Amp
Il multimetro mostra che circa 0,33 Amp scorre in ciascun resistore poiché tutti i resistori hanno un valore di 1 Ohm e collegati in un circuito in cui il flusso di corrente è fissato con 1A. Puoi anche guardare il video alla fine della pagina per verificare come funziona il circuito.
Applicazioni di divisori correnti
L'applicazione principale del divisore di corrente è produrre una frazione della corrente totale disponibile nel circuito. Tuttavia, in alcuni casi, il componente utilizzato per trasportare la corrente ha un limite di quanta corrente fluisce effettivamente attraverso il componente. La sovracorrente causa una maggiore dissipazione del calore e riduce la durata prevista dei componenti. Utilizzando un divisore di corrente, la corrente che scorre attraverso un componente può essere ridotta al minimo e quindi è possibile utilizzare componenti di dimensioni inferiori.
Ad esempio, in un caso in cui è richiesta una maggiore potenza del resistore; l'aggiunta di più resistori in parallelo riduce la dissipazione del calore e le resistenze di potenza inferiore possono fare lo stesso lavoro.