Pri projektovaní elektrických obvodov sú možné situácie, keď v obvode preteká prúd určitej veľkosti a záťaž je navrhnutá pre výrazne nižšiu spotrebu. Špeciálne pre tento prípad boli vyvinuté originálne riešenia obvodov, nazývané rozdeľovače prúdu. Ich práca vychádza z Kirchhoffovho zákona známeho z kurzu fyziky.
Definícia a princíp činnosti
Delič prúdu je špeciálny elektrický obvod ich 2 rezistorov, cez ktorý je možné rozdeliť celkový prúd I na dve zložky (foto nižšie).
Každá zo zložiek I1 a I2 nadobúda hodnoty v závislosti od pomeru dvoch odporov (sú k nemu nepriamo úmerné). Pri rovnakých odporoch bude cez každý z nich pretekať polovica prúdu.
Poznámka: Teoretickým základom pre princíp činnosti odporového deliča je základný Kirchhoffov zákon (súčet prúdov na výstupe a na vstupe je rovnaký).
Niekedy sa pre obrazné znázornenie tok elektrónov porovnáva s rýchlou riekou, v ktorej rýchlosť pohybu vody zodpovedá prúdu vo vodiči. Ak rozdelíme jeho kanál na dve rovnako a rovnobežne tečúce časti, potom sa tlak vody v každej z nich (prúdová sila) zníži presne o polovicu.
Analýza súčasného obvodu zdieľania
Na úvod si to predstavíme vo formulári nižšie.
Rozdiel potenciálov (napätie) medzi vstupným bodom „A“ a výstupom „B“ je rovnaký pre obidva rezistory. Každý z nich má svoj vlastný odpor a ich súčet sa počíta podľa vzorca pre paralelné pripojenie, ktorý je uvedený nižšie:
Podľa Kirchhoffovho pravidla (prvého) je celkový prúd definovaný ako súčet dvoch zložiek rozvetvených pozdĺž reťazcov. A prúdy v každom z týchto obvodov sú určené vzorcami, ktoré zahŕňajú hodnoty odporov v nich nainštalovaných. Inými slovami to možno vyjadriť nasledovne: aby sa napríklad zmenil prúd vo ventilátore, zapnutý namiesto jedného z odporov, stačí zmeniť hodnotu druhého (paralelného) odporu.
Po nainštalovaní potenciometra s premenlivou hodnotou na jeho miesto je možné v určitých medziach regulovať rýchlosť otáčania lopatiek ventilátora (meniť v ňom prúd). Tieto limity závisia od vnútorného odporu vinutia motora prístroja a rozsahu zmeny hodnoty potenciometra.
Aktuálny príklad výpočtu rozdeľovača
Ako príklad uveďme prípad nájdenia hodnôt I1 a I2 v umelo organizovanom rozdeľovači prúdu so známou celkovou hodnotou I = 0,6 ampéra. Bude to vyžadovať vzorce zobrazené na fotografii nižšie:
Predpokladajme napríklad, že R1 je 100 ohmov a R2 je 20 ohmov.
Ďalšie kroky sú tieto:
- Podľa vzorca pre prúd v jednej z vetiev nájdeme: I1 = 0,6x20 / (100 + 20) = 0,1 ampéra.
- Pre druhú zložku určíme: I2 = 0,6x100 / (100 + 20) = 0,5 ampéra.
- Pretože na R1 a R2 dochádza k poklesu výkonu, vyberajú sa tiež podľa tohto indikátora pomocou vzorca: P = IхIхR.
Pre odpor R1 P = 0,1x0,1x100 = 1 W a pre R2 je tento indikátor P = 0,5x0,5x20 = 5 W. Ak vezmeme do úvahy maržu, vyberie hodnoty 2, respektíve 10 wattov.