什么是分压器?
分压器是电子电路中最基础的结构之一。两个电阻 \(R1\) 和 \(R2\) 串联接在输入电压 \(V_{in}\) 两端,输出电压 \(V_{out}\) 则取自 \(R2\) 两端。根据基尔霍夫电压定律,流过两个电阻的电流相同,输入电压会按照各自的阻值比例分配到两个电阻上。
如何使用本计算器
输入输入电压(\(V_{in}\),单位为伏特 V)、上端电阻 \(R1\)(单位为欧姆 Ω)以及下端电阻 \(R2\)(单位为欧姆 Ω)。计算器会立即给出 \(R2\) 两端的输出电压、以毫安(mA)表示的回路电流、串联总电阻,以及整个分压电路以毫瓦(mW)表示的总耗散功率。
公式详解
核心关系式为 $$V_{out} = \text{V}_{in} \cdot \frac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$$。分母(\(R1 + R2\))就是电源所"看到"的总电阻。比值 \(\frac{\text{R2}}{\text{R1}+\text{R2}}\) 表示总电压中分配到 \(R2\) 上的比例。回路电流为 $$I = \frac{\text{V}_{in}}{\text{R1} + \text{R2}}$$,总功率为 \(P = \text{V}_{in} \cdot I\)。
实例计算
假设 \(V_{in} = 12\ \text{V}\),\(R1 = 1000\ \Omega\),\(R2 = 2000\ \Omega\)。总电阻为 \(3000\ \Omega\)。$$V_{out} = \frac{12 \times 2000}{3000} = 8\ \text{V}$$回路电流为 $$\frac{12}{3000} = 0.004\ \text{A} = 4\ \text{mA}$$总功率为 $$12 \times 0.004 = 0.048\ \text{W} = 48\ \text{mW}$$
常见问题
负载会影响输出电压吗?会。本计算器假设的是理想的、未接负载的分压器。任何接在 \(R2\) 两端的负载电阻都会降低 \(R2\) 的有效阻值,从而使 \(V_{out}\) 变小。
为什么功率很重要?知道总功率后,你才能选择额定功率(瓦数)足够的电阻,避免它们过热损坏。
能不能把 R1 和 R2 对调?对调会改变输出电压所跨接的电阻,因此除非两个电阻阻值相等,否则 \(V_{out}\) 会发生变化。