Подільник напруги на потенціометрі

Програми: GCSE, A-level, IB B.5

Відкрити повну версію ↗

Мета

Отримати регульовану напругу з потенціометра й побачити, як навантаження змінює вихідну напругу подільника.

Установка

Джерело 10 В під’єднано до крайніх клем потенціометра 1 кОм; ручка стоїть у середньому положенні. Вольтметр увімкнено між рухомим контактом і негативною клемою. Навантаження 1 кОм під’єднано до виходу через вимикач, який розімкнений.

Хід роботи

1. Запишіть показання вольтметра.
2. Поверніть ручку потенціометра до упору в один бік, а потім в інший.
3. Установіть ручку знову в середнє положення і замкніть вимикач навантаження.
4. Запишіть показання вольтметра під навантаженням.

Очікуваний результат

У середньому положенні на виході близько 5,00 В. Поворот ручки змінює напругу від 0 до 10 В: за годинниковою стрілкою рухомий контакт рухається до клеми, з’єднаної з позитивною клемою джерела, і напруга зростає. Під навантаженням 1 кОм вихідна напруга падає приблизно до 4,0 В: навантаження шунтує нижню половину потенціометра.

Запитання

1. Чому напруга подільника зменшується під навантаженням?
2. Яким має бути навантаження, щоб зниження напруги було меншим за 1%?

Відповіді

1. Навантаження під’єднано паралельно до нижньої половини потенціометра, а 500 Ом паралельно з 1 кОм дають близько 333 Ом. Нижня частина подільника тепер має менший опір, ніж верхні 500 Ом, і отримує меншу частку з 10 В: 10 В × 333 / 833 ≈ 4,0 В.
2. З боку виходу подільник у середньому положенні поводиться як джерело 5 В з вихідним опором \(R_{out}\) = 250 Ом — це дві половини по 500 Ом, з’єднані паралельно. Вихідна напруга зменшується на частку \(R_{out} / (R_{out} + R_L)\), тож щоб зниження було меншим за 1%, навантаження \(R_L\) має бути більшим за 99 × 250 Ом ≈ 25 кОм, тобто у 25 разів більшим за опір потенціометра.