Circuitele de divizare a curentului sunt circuite paralele în care sursa sau curentul de alimentare se împarte într-un număr de căi paralele. Într-un circuit conectat în paralel, toate componentele au terminalele conectate împreună având aceleași două noduri de capăt. Acest lucru are ca rezultat diferite căi și ramuri pentru curent să circule. Dar, curenții pot avea valori diferite prin fiecare componentă.

Principala caracteristică a circuitelor paralele este că, deși pot produce curenți diferiți care curg prin diferite ramuri, tensiunea este comună tuturor căilor conectate. Adică VR1 = VR2 = VR3 ... etc. Prin urmare, necesitatea de a găsi tensiunile individuale pe rezistor este eliminată, permițând curenților ramificați să fie ușor de găsit cu Legea curenților a lui Kirchhoff (KCL) și, desigur, Legea lui Ohm.

Circuit Divizor de curent rezistiv

Cea mai ușor de înțeles și cea mai de bază formă a unei rețele pasive de divizare a curentului este cea a două rezistoare conectate împreună în paralel. Regula Divizorului de curent ne permite să calculăm curentul care curge prin fiecare ramură rezistivă paralelă, ca procent din curentul total. Considerați circuitul de mai jos.

Aici acest circuit de bază de divizare a curentului constă din două rezistoare: R1 și R2 în paralel, care împarte curentul de alimentare sau sursă IS între ele în doi curenți separați IR1 și IR2 înainte de a se uni din nou și de a reveni la sursă.

Deoarece curentul sursei sau total este egal cu suma curenților ramificați individuali, atunci curentul total IT, care curge în circuit, este dat de legea curenților Kirchoff KCL ca fiind: IT = IR1 + IR2.

Deoarece cele două rezistoare sunt conectate în paralel, pentru ca Legea curenților a lui Kirchhoff (KCL) să rămână adevărată, trebuie să urmeze, prin urmare, că curentul care trece prin rezistorul R1 va fi egal cu: IR1 = IT - IR2 iar curentul care trece prin rezistorul R2 va fi egal cu: IR2 = IT - IR1.

Deoarece aceeași tensiune (V) este prezentă pe fiecare element rezistiv, putem găsi curentul care curge prin fiecare rezistor în raport de tensiune comună, deoarece este pur și simplu V = I*R, urmând legea lui Ohm. Deci, rezolvarea pentru tensiunea (V) în combinația paralelă ne dă:

Rezolvarea pentru IR1 dă:

La fel, rezolvarea pentru IR2 dă:

Observați că ecuațiile de mai sus pentru fiecare curent de ramură au rezistorul opus în numărătorul său. Adică pentru a rezolva pentru I1 folosim R2 și pentru a rezolva pentru I2 folosim R1. Acest lucru se datorează faptului că fiecare curent de ramură este invers proporțional cu rezistența sa, rezultând că o rezistență mai mică are curentul mai mare.

Exemplu nr. 1 de divizor de curent

Un rezistor de 20 Ω este conectat în paralel cu un rezistor de 60 Ω. Dacă combinația este conectată la o sursă de alimentare de 30 de volți, găsiți curentul care curge prin fiecare rezistor și curentul total furnizat de sursă.

Rețineți că rezistorul mai mic, de 20 Ω, are curentul mai mare, deoarece prin natura sa, un curent mai mare va curge întotdeauna prin calea sau ramura cu cea mai mică rezistență. Acest lucru implică atunci că un scurtcircuit va produce un debit maxim de curent, în timp ce un circuit deschis va avea ca rezultat un debit de curent zero. Amintiți-vă, de asemenea, că rezistența echivalentă, REQ a rezistoarelor conectate în paralel va fi întotdeauna mai mică decât valoarea ohmică a celui mai mic rezistor cu rezistența echivalentă scăzând pe măsură ce se adaugă mai multe rezistențe paralele.

Uneori nu este necesar să se calculeze toți curenții de ramură, dacă alimentarea sau curentul total IT este deja cunoscut, atunci curentul de ramură final poate fi găsit prin simpla scădere a curenților calculați din curentul total, așa cum este definit de legea curenților a lui Kirchhoff.

Exemplu nr. 2 de divizor de curent

Trei rezistoare sunt conectate împreună pentru a forma un circuit divizor de curent așa cum se arată mai jos. Dacă circuitul este alimentat de la o sursă de alimentare de 100 volți, 1,5 kW, calculați curenții ramificați individuali utilizând regula de divizare a curentului și rezistența echivalentă a circuitului.

1) Curentul total al circuitului IT

2) Rezistență echivalentă REQ

3) Curenții ramificați IR1, IR2, IR3

Ne putem verifica calculele deoarece conform regulii curenților a lui Kirchhoff, toți curenții ramificați vor fi egali cu curentul total, deci: IT = IR1 + IR2 + IR3 = 10 + 4 + 1 = 15 amperi, așa cum era de așteptat. Astfel putem vedea cum curentul total IT este împărțit în funcție de un raport simplu determinat de rezistențele ramurilor. De asemenea, pe măsură ce numărul rezistoarelor conectate în paralel crește, alimentarea cu curent total IT va crește și el pentru o tensiune de alimentare dată VS, deoarece există mai multe ramuri paralele care iau curent.

Divizarea curentului folosind conductanțe

O altă metodă simplă de a găsi curenții ramificați într-un circuit paralel este utilizarea metodei conductanței. În circuitele DC, conductanța este inversa rezistenței și este notată cu litera „G“. Deoarece conductanța (G) este inversa rezistenței (R) care se măsoară în Ohm (Ω), inversul lui Ohm este numit „mho” (℧), (un semn ohm inversat). Astfel, G = 1/R. Unitățile electrice date conductanței sunt Siemen (simbolul S).

Deci, pentru rezistoarele conectate în paralel, conductanța echivalentă sau totală CT va fi egală cu suma conductanțelor individuale așa cum se arată.

Conductanța paralelă

Prin urmare, dacă o rezistență are o valoare fixă ​​de 10Ω, va avea o conductanță echivalentă de 0,1S și așa mai departe. Datorită inversării, o valoare ridicată a conductanței reprezintă o valoare mică a rezistenței și invers. De asemenea, putem folosi prefixe sub formă de mili-Siemens, mS, micro-Siemens, μS și chiar nano-Siemens, nS pentru conductanțe foarte mici. Deci, un rezistor de 10kΩ va avea o conductanță de 100μS.

Folosind ecuația Legii lui Ohm pentru curent în care I = V/R, putem defini curenții ramificați folosind conductanța ca fiind: I = V*G.

De fapt, putem face acest pas mai departe spunând că curentul de alimentare către o rețea rezistivă paralelă de mai sus este:

Dar știm de mai sus că, pentru un circuit conectat în paralel, tensiunea este comună tuturor componentelor și, deoarece tensiunea este egală cu curentul ori rezistența, V = I*R, putem concluziona că atunci când se utilizează conductanța, tensiunea este egală cu curentul împărțit la conductanța. Aceasta este V = I/G.

Atunci putem exprima ecuațiile de mai sus pentru regula divizorului curent în raport cu conductanța (G), în loc de rezistența (R) ca fiind:

Regula divizorului de curent utilizând conductanța

La fel pentru curenții din rezistoarele paralele R2 și R3 sunt date de:

Este posibil să fi observat că, spre deosebire de ecuațiile de mai sus pentru rezistență, fiecare curent de ramură are aceeași conductanță în numărătorul său. Adică pentru a rezolva pentru I1 folosim G1 și pentru a rezolva pentru I2 folosim G2. Acest lucru se datorează faptului că conductanțele sunt inversele rezistențelor.

Exemplu nr. 3 de divizor de curent

Folosind metoda conductanței, găsiți curenții ramificați individuali, I1, I2 și I3 din următorul circuit rezistiv paralel.

Conductanță totală GT

Curentul total de alimentare IS

Curenții de ramificație individuali I1, I2 și I3

Deoarece conductanța este inversă rezistenței, valoarea rezistenței echivalente a circuitului exemplu este pur și simplu 1/800 μS care este egal cu 1250 Ω sau 1,25 kΩ, care este în mod clar mai mică decât cea mai mică valoare a rezistorului R1, de 2kΩ.

Rezumatul Divizorului de curent

Divizorii de curent sau diviziarea de curent este procesul de găsire a curenților ramificați individuali într-un circuit paralel unde fiecare element paralel are aceeași tensiune. Legea curenților a lui Kirchhoff (KCL) afirmă că suma algebrică a curenților individuali care intră într-o joncțiune sau nod va fi egală cu curenții care ies din ea. Adică,rezultatul net este zero.

Regula divizorului de curent a lui Kirchhoff poate fi, de asemenea, utilizată pentru a găsi curenți ramificați individuali atunci când se cunosc rezistența echivalentă și curentul total al circuitului. Atunci când sunt implicate numai două ramuri rezistive, curentul într-o singură ramură va fi o fracțiune din curentul total IT. Dacă cele două ramuri rezistive paralele au o valoare egală, curentul se va împărți în mod egal.

În cazul a trei sau mai multe ramuri paralele, rezistența echivalentă REQ este utilizată pentru a împărți curentul total în curenții fracționari pentru fiecare ramură producând un raport de curent egal cu inversul valorilor lor rezistive, rezultând că rezistența cu valoarea cea mai mică are cea mai mare parte din curent. Curentul de alimentare, sau total, IT este suma tuturor curenților ramificați individuali. Acest lucru face atunci divizoarele de curent utile pentru utilizarea cu surse de curent.