電圧の分割:電源を分け合う

教育用シミュレーションゲーム。電源に直列につないだ抵抗には同じ電流が流れるので、それぞれが抵抗に比例した電圧を受け持ちます。出力電圧、出力を決める抵抗、光センサーの出力、サーミスタの抵抗、3つの抵抗の列の途中の点を予想しよう。

分圧回路センサー

電圧の分割

電圧を分ける

準備完了
電源の電圧を上げるには JavaScript を有効にしてください。説明と例題は読むことができます。
電流 I電子(−)、逆向きに進む抵抗の列にそった電位あなたの予想
分圧回路V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂)

時間

0.00 s

t

電源

— V

V_supply

電流

— mA

I = V ÷ (R₁ + R₂)

出力

— V

V_out

始める前に予想しよう

予想を入力して準備しよう。答えが入るまでスタートは押せません。

出力を予想し、分圧回路を設計しよう。

ミッションスコア—

答えは2%以内で正解、それぞれ100点。1回目で正解なら50点追加。実験は始めた時点で1回と数えます。

✓ 正解① 一発正解

電圧の分割の遊び方

  1. テストを選び、カードで電源と抵抗の列を読もう。
  2. V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂) を使うか、R₂ について解こう。長い列では、点より下の抵抗をすべて足そう。
  3. 予想を入力してスタートを押そう。電源の電圧が上がり、電圧計が出力を追います。
  4. 電圧計と電位のグラフをオレンジ色の予想とくらべよう。

分圧回路

直列の抵抗には同じ電流が流れるので、それぞれの電圧は V = I·R です。電源の電圧は抵抗の比で分かれます。下の抵抗から出力を取り出すと分圧回路になり、V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂) という、電源より小さい決まった割合の電圧が得られます。式を変形した R₂ = R₁·V_out ÷ (V − V_out) で回路を設計できます。列にセンサーを入れると、出力がまわりの変化に合わせて変わります。光で抵抗が変わる LDR は明るい光で約 1 kΩ まで下がるので、固定抵抗の下に置くと光が強くなるほど出力が下がります。サーミスタの抵抗は温度で変わります。列にそって、電位は通った抵抗に比例してまっすぐ下がるので、どの点の電圧も、電源の電圧 × その点より下の抵抗の割合です。理想的な電圧計は電流を取らないので、分かれ方を変えずに測れます。

学習に絞ったモデル

抵抗は一定で、各センサーはテストのときの一定の抵抗として扱います。導線は理想的で、電圧計は電流を取りません。電源は 2 s かけて 0 から一定の速さで上がり、1 s そのままで、電流はすぐに一定になります。抵抗は kΩ なので、電流 V ÷ R は mA で表されます。電子の点は電流に合わせた速さで動き、実際の移動速度ではありません。2%以内の答えは正解です。

言語を切り替えても、実験、予想、挑戦回数、実行の状態は保たれます。