分圧回路

簡単な直列回路を分析して、個々の抵抗器の両端の電圧降下を決定しましょう。

与えられた個々の抵抗の値から、抵抗が直列に追加されることを知って、回路全体の抵抗を決定できます。

総回路抵抗を決定する

ここから、オームの法則（I =E / R）を使用して、総電流を決定できます。これは、各抵抗器の電流と同じであり、直列回路のすべての部分で電流が等しくなります。

オームの法則を使用して電流を計算する

これで、回路電流が2 mAであることがわかったので、オームの法則（E =IR）を使用して、各抵抗の両端の電圧を計算できます。

電流がすべての抵抗器で同じであることを考えると、各抵抗器での電圧降下はその抵抗器に比例することは明らかです。 R ₂ の両端の電圧に注目してください R ₁ の両端の電圧の2倍です 、R ₂ の抵抗と同じように R ₁ の2倍です 。

合計電圧を変更した場合、この電圧降下の比例関係は一定のままであることがわかります。

電圧降下率の解決

R ₂ の両端の電圧 まだR ₁ のちょうど2倍です ソース電圧が変更されたにもかかわらず、の低下。電圧降下の比例関係（相互の比率）は、厳密には抵抗値の関数です。

もう少し観察すると、各抵抗の両端の電圧降下も供給電圧の固定比率であることが明らかになります。 R ₁ の両端の電圧 たとえば、バッテリーの供給が45ボルトの場合、10ボルトでした。バッテリー電圧を180ボルト（4倍）に上げると、R ₁ の両端の電圧降下が発生します。 また、4倍に増加しました（10ボルトから40ボルト）。 比率 R ₁ の間 ただし、の電圧降下と合計電圧は変化しませんでした：

同様に、他の電圧降下比も、供給電圧の増加に伴って変化しませんでした。

分圧器フォーミュラ

このため、直列回路はしばしば分圧器と呼ばれます。 全電圧を一定の比率の小数部に比例させる、または分割する能力のため。少し代数を使用すると、合計電圧、個々の抵抗、および合計抵抗だけが与えられた場合に、直列抵抗の電圧降下を決定するための式を導き出すことができます。

全抵抗に対する個々の抵抗の比率は、分圧回路の総供給電圧に対する個々の電圧降下の比率と同じです。これは、分圧器の式として知られています。 、これは、オームの法則の現在の計算を行わずに、直列回路の電圧降下を決定するためのショートカット方法です。

分圧器式の使用例

この式を使用すると、回路例の電圧降下をより少ないステップで再分析できます。

電圧-分圧コンポーネント

分圧器は、電圧測定デバイスの一部として電圧を正確な比率に「分割」するために直列抵抗の特定の組み合わせが使用される電気メーター回路で幅広い用途があります。

分圧コンポーネントとしてのポテンショメータ

分圧コンポーネントとして頻繁に使用されるデバイスの1つは、ポテンショメータです。 、手動ノブまたはレバーによって配置された可動要素を備えた抵抗器です。通常ワイパーと呼ばれる可動要素 、材料の抵抗ストリップ（一般にスライドワイヤーと呼ばれます）と接触します 抵抗膜式金属線でできている場合）手動制御で選択した任意のポイント：

ワイパー接点は、垂直抵抗素子の中央に描かれた左向きの矢印記号です。上に動かすと、抵抗ストリップに接触し、端子1に近づき、端子2から離れます。端子1の抵抗が下がり、端子2の抵抗が上がります。下に動かすと、逆の効果が生じます。端子1と2の間で測定された抵抗は、どのワイパー位置でも一定です。

ロータリーポテンショメータとリニアポテンショメータ

ここに示されているのは、回転式と線形の2種類のポテンショメータの内部図です。

線形ポテンショメータ

一部の線形ポテンショメータは、レバーまたはスライドボタンの直線運動によって作動します。前の図に示されているような他のものは、微調整能力のために回転ネジによって作動されます。後者のユニットは、トリムポットと呼ばれることもあります。 可変抵抗を正確な値に「トリミング」する必要があるアプリケーションに適しているためです。

すべての線形ポテンショメータがこの図に示されているのと同じ端子割り当てを持っているわけではないことに注意してください。一部のワイパー端子は、両端の端子の中間にあります。

ロータリーポテンショメータ

下の画像は、回転式ポテンショメータの本体構造を示しています。

次の写真は、見やすいようにワイパーとスライドワイヤーが露出した実際の回転式ポテンショメータを示しています。ワイパーを動かすシャフトはほぼ時計回りに回されているため、ワイパーはスライドワイヤーの左端にほぼ接触しています。

これは、ワイパーシャフトがほぼ完全に反時計回りの位置に移動し、ワイパーが移動のもう一方の端の近くにある同じポテンショメーターです。

回路内のポテンショメータの調整の効果

外側の端子間に（スライドワイヤの長さ全体にわたって）一定の電圧が印加されると、ワイパーの位置は、ワイパーの接点と他の2つの端子のいずれかとの間で測定可能な印加電圧の一部をタップオフします。小数値は、ワイパーの物理的な位置に完全に依存します：

ポテンショメータアプリケーションの重要性

固定分圧器と同じように、ポテンショメータの電圧分圧比 厳密には抵抗の関数であり、印加電圧の大きさの関数ではありません。つまり、ポテンショメータのノブまたはレバーを50％（正確な中心）の位置に動かすと、ワイパーといずれかの外部端子の間で降下する電圧は、その電圧がどのように発生しても、印加電圧のちょうど1/2になります。 、またはポテンショメータのエンドツーエンドの抵抗は何ですか。つまり、ポテンショメータは、ワイパーの位置によって分圧比が設定される可変分圧器として機能します。

ポテンショメータのこのアプリケーションは、バッテリなどの固定電圧源から可変電圧を取得するための非常に便利な手段です。構築している回路が利用可能なバッテリーの電圧の値よりも低い特定の量の電圧を必要とする場合、そのバッテリーの両端にポテンショメーターの外部端子を接続し、ポテンショメーター間に必要な電圧を「ダイヤルアップ」することができますワイパーと回路で使用する外部端子の1つ：

このように使用すると、ポテンショメータという名前になります。 完全に理にかなっています：彼らはメートル （制御）可能性 （電圧）可変分圧器比を作成することにより、それらの間に印加されます。可変分圧器としての3端子ポテンショメータのこの使用は、回路設計で非常に人気があります。

小型ポテンショメータのサンプル

ここに示されているのは、家庭用電化製品や愛好家や学生が回路を構築する際に一般的に使用する種類の小さなポテンショメータです。

左端と右端の小さいユニットは、はんだのないブレッドボードに接続するか、プリント回路基板にはんだ付けするように設計されています。中央のユニットは、3つの端子のそれぞれにワイヤがはんだ付けされたフラットパネルに取り付けられるように設計されています。ここに、今示したセットよりも特殊な3つのポテンショメータがあります。

大型の「ヘリポット」ユニットは、回路にすばやく簡単に接続できるように設計された実験用ポテンショメータです。写真の左下隅にあるユニットは同じタイプのポテンショメータですが、ケースや10回転のカウントダイヤルがありません。これらのポテンショメータは両方とも精密ユニットであり、マルチターンヘリカルトラック抵抗ストリップとワイパーメカニズムを使用して微調整を行います。右下のユニットは、産業用アプリケーションでの大まかなサービス用に設計されたパネルマウントポテンショメータです。

レビュー：

• 直列回路の比率、または除算 、個々の電圧降下間の合計供給電圧、比率は抵抗に厳密に依存します：ERn =ETotal（Rn / RTotal）
• ポテンショメータは、3つの接続ポイントを備えた可変抵抗コンポーネントであり、調整可能な分圧器として頻繁に使用されます。

関連するワークシート：

• 分圧回路ワークシート