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电学与电子学 · 直流电路

分压与负载效应

串联电阻中间节点的电压由电阻之比决定,但在输出端接入负载后,这一比例会发生变化。

相关实验:分压与可变电阻 →
分压与可变电阻
分压与可变电阻实验场景 →

意义与机制

分压器是从串联电阻中取出部分电压的电路。输出为其中一个电阻两端的电压。空载时,两个电阻中流过相同的电流。

输出端接入负载后,下方电阻与负载构成并联。等效电阻减小,输出电压可能低于原来的空载输出电压。

关系与条件

在没有负载的情况下,Vout = Vin * R₂ / (R₁ + R₂)。当存在负载 RL 时,我们不使用 R₂,而是使用 R₂ ∥ RL 进行计算。电阻器的位置,被替换为两个电阻的比例。

为了近似使用分压器电路,需要一个足够大的电阻。与电源保持输出稳定,即使负载发生显著变化的情况不同,分压器并不能实现。

观察实验中需要注意的事物

没有负载,Vout = αVin。添加负载会降低输出电压。

理想的电位器具有总电阻 10 kΩ。 调整范围限制在 5–95%,以避免在端点处发生短路。 示波器具有无限电阻。 请使用此模拟,不要使用实际电源或电源插座进行复制。

关键关系与符号

R₂ = αR · Vout = Vin(R₂ ∥ RL)/(R₁ + R₂ ∥ RL)

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
R₁, R₂上行和下行电阻Ω
RL输出端连接的负载电阻Ω
Vout输出电压V

工作实例

输入 6 V,除波比位置 50%,和 10 kΩ 的负载,输出是什么?

2.4 V

常见误解

  • 即使可变电阻的位置相同,输出电压也可能因所接负载不同而改变。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第二卷 (英文版)