Spriegums

Elektriskā strāva – Elektriskais spriegums

Strāvas stiprumsSpriegums | Pretestība | Elektriskā jauda | Elektroenerģija

Elektriskais spriegums vai voltāža (voltage) ir potenciālu starpība starp diviem elektriskās shēmas punktiem.
Elektrisko spriegumu (U,vai V) tāpat kā potenciālu mēra voltos (V).

Piemēri sprieguma noteikšanai

  • Ja viens potenciāls ir 0V, bet otrs +12V (vai -12V), tad spriegums ir 12V.
  • Ja viens potenciāls ir -12V, bet otrs +5V, tad spriegums ir 17V.

Virknes slēgumā elektriskais spriegums sadalās uz visiem virknē saslēgtajiem patērētājiem. Spriegumu katrā posmā var aprēķināt ar Oma likumu U = I*R.
Spriegumu, kas šādi aprēķināts ķēdes posmam, sauc par sprieguma kritumu (forward voltage).
U=U1+U2+U3+…

Oma likums (I=U/R) nosaka, ka:
Pretestība ir attiecība starp spriegumu, kas pielikts vadītājam un strāvas stiprumu, kas plūst tajā.
Pretestību aprēķina: R(Ω) = U(V) / I(A)

Piemēri kā mainās strāvas stiprums patērētājā atkarībā no pretestības (to var izmainīt, lietojot piem. rezistorus):

  • Ja patērētāja pretestība ir 1Ω liela, to pieslēdzot 1V spriegumam, pa to plūst 1A stipra strāva. Ja pretestība ir 12Ω, ko pieslēdz 12V, pa to plūst tāpat 1A. (I=U/R)
  • Bet, ja patērētāja pretestība ir 2300Ω (2.3KΩ), to pieslēdzot 230V spriegumam, pa to plūst 0.1A stipra strāva. (I=U/R)
  • Ja strāvas avots ir 5V un vajag iegūt 0.02A(20mA) strāvas stiprumu, tad pretestībai jābūt 250Ω. (R= U/I)

Sprieguma (voltāžas) samazināšana ar resistoriem

Ja strāvas avots dod lielāku spriegumu, kā nepieciešams slēgumam vai ierīcei (piemēram, ir 9V baterija, bet kādai elektrodaļai nepieciešams 5V vai 3V), ir dažādi veidi kā spriegumu var samazināt, bet vienkāršākais un lētākais veids ir vienkārši lietot rezistorus.

Piemēram, lai samazinātu spriegumu uz pusi, nepieciešams slēgums ar jebkuras pretestības 2 vienādiem rezistoriem, piemēram 2 gab. 10KΩ rezistori.
2 rezistori jāsavieno virknē starp (+)Vin un (-)GND un pa vidu tiem jāpievieno izeja (+)Vout.
Tagad 5V ir 2.5V vai 9V ir 4.5V.

Lai samazinātu spriegumu uz jebkuru lielumu, ir jāizmanto formula, kura aprēķina nepieciešamo rezistoru pretestību:
R2 = Vout * R1 / (Vin – Vout)

Var izmantot jebkuras pretestības rezistorus, bet svarīga ir tikai to pretestības attiecība.

 

Piemēri.

Slēgumā tiek lietoti 5V, bet kādam elementam nepieciešami 3V:
Ja pirmais rezistors R1 ir 10KΩ, tad, lai aprēķināru otru rezistoru, lietojam formulu:
R2 = V*R1/(Vin-Vout) = 3V*10KΩ/(5V-3V) = 15KΩ.
Tātad otrais rezistors nepieciešams 15KΩ.

Ja ir 5V, bet nepieciešams 1V:
Piem. R1 ir 10KΩ, tad R2 = 1V*10KΩ/(5V-1V) = 2.5KΩ.
Piem. R1 ir 100Ω, tad R2 = 1V*100Ω/(5V-1V) = 25Ω.

Ja ir 9V, bet nepieciešams 5V:
Piem. R1 ir 10KΩ, tad R2 = 5V*10KΩ/(9V-5V) = 12.5KΩ.
Piem. R1 ir 220Ω, tad R2 = 5V*220Ω/(9V-5V) = 275Ω.