Dzielnik napięcia

Dzielnik napięcia (rezystancyjny)

Dzielnik napięcia jest specjalnym szeregowym połączeniem dwóch lub więcej pasywnych elementów elektrycznych, np. oporników. Napięcie wyjściowe nieobciążonego dzielnika zasilanego napięciem stałym jest zawsze mniejsze od napięcia wejściowego i zależy tylko od stosunku wartości użytych impedancji oraz wartości napięcia wejściowego:

$U_{wy}=U_{we}\cdot\frac{Z_1}{Z+Z_1}$

Wynika to z faktu, że natężenie prądu elektrycznego płynącego przez nieobciążony dzielnik napięcia ma wartość taką samą dla obu elementów: I=U_we/(Z+Z₁), natomiast spadek napięcia na impedancji Z₁ wynosi U_wy=I•Z₁.

[edytuj] Zastosowania dzielnika napięcia

Najczęściej używanym typem dzielnika napięcia jest zwykły potencjometr, będący dzielnikiem rezystancyjnym. Jest to specyficzna odmiana dzielnika, w której wartości R i R₁ mogą być płynnie regulowane. Można więc dokonać płynnej regulacji stosunku tych rezystancji, co prowadzi z kolei do regulacji napięcia wyjściowego. Dzielniki napięcia w postaci potencjometrów są używane w każdym układzie audiofonicznym do regulacji głośności - bowiem opisana powyżej zasada dzielnika napięcia jest wykorzystywana zarówno w potencjometrach analogowych (regulacja płynna) jak i cyfrowych (regulacja skokowa).

Wartości użytych rezystancji mogą być dokładnie zmierzone, czyli napięcie wyjściowe może być również obliczone z dużą dokładnością. Tę właściwość dzielnika napięcia wykorzystuje się do poszerzania zakresu pomiarowego woltomierzy. Woltomierz mierzy napięcie dołączone do jego zacisków. Jeśli mierzone napięcie zostanie podłączone przez dzielnik napięcia wówczas:

$U_{woltomierza}=U_{dzielnika}=U_{mierzone}\cdot\frac{R_1}{R+R_1}$

dlatego też:

$U_{mierzone}=U_{woltomierza}\cdot\frac{R+R_1}{R_1}=U_{woltomierza}\cdot k$

gdzie stała k jest zawsze większa od zera (następuje więc poszerzenie zakresu pomiarowego), a jej wartość wynika tylko ze stosunku użytych rezystancji.

Dzielnik napięcia może się składać z więcej niż dwóch elementów połączonych szeregowo. Takie rozwiązanie jest stosowane np. w woltomierzach o zmiennych zakresach pomiarowych. Każde pośrednie napięcie wyjściowe reprezentuje odpowiedni zakres pomiarowy, którego wartość wynika z odpowiednich wartości rezystancji użytych w dzielniku.

[edytuj] Dzielnik napięcia przemiennego

Dzielniki napięcia mogą być także używane w układach prądu i napięcia przemiennego. Niemniej jednak, przy zasilaniu prądem przemiennym należy wziąć pod uwagę przesunięcia fazowe wynikające z występowania możliwych reaktancji pojemnościowych i indukcyjnych w samym dzielniku, jak również i w zasilającym obwodzie.

Najbardziej korzystnym jest oczywiście używanie dzielnika napięciowego zbudowanego z bezindukcyjnych, bezpojemnościowych rezystorów, niemniej jednak nie zawsze jest to możliwe. Czasami więc stosuje się dzielniki pojemnościowe - zbudowane z dwóch kondensatorów.