حاسبة مقسّم الجهد
حساب الجهد المُخرَج، والتيار، والطاقة لدوائر مقسّم الجهد.
حساب الجهد المُخرَج، والتيار، والطاقة لدوائر مقسّم الجهد.
النتائج
تُنتج دائرة تقسيم الجهد جهدًا خرجيًا يكون نسبة من جهد المدخل. Vout = Vin × R2 / (R1 + R2). إضافة مقاومة تحميل على التوازي مع R2 تقلل الجهد الخرجي.
حاسبة مقسم الجهد — مقسم المقاومات عبر الإنترنت مجاناً
يُعد مقسم الجهد (Voltage Divider) أحد أكثر الدوائر استخداماً في الإلكترونيات. يقوم بخفض الجهد باستخدام مقاومين على التوالي، ويظهر في دوائر الاستشعار، وشبكات التحيز (Bias networks)، ومبدلات المستوى، ومصادر الطاقة. تقوم حاسبة مقسم الجهد المجانية لدينا بحساب جهد الخرج، والتيار، وفقدان القدرة، ونسبة الجهد فوراً — مع خيار إضافة مقاومة الحمل لضمان الدقة في التطبيقات العملية.
ما هو مقسم الجهد؟
مقسم الجهد هو دائرة بسيطة تتكون من مقاومين متصلين على التوالي عبر مصدر جهد. يُؤخذ جهد الخرج من النقطة المشتركة بين المقاومين. وهو تطبيق مباشر لقانون أوم وقانون كيرشوف للجهد.
الصيغة الأساسية هي:
Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)
حيث:
- Vin = جهد الدخل المطبق على كامل المقسم
- R1 = المقاوم العلوي (بين Vin و Vout)
- R2 = المقاوم السفلي (بين Vout والأرضي)
- Vout = جهد الخرج عند النقطة المشتركة
يظل جهد الخرج دائماً جزءاً من جهد الدخل. إذا كان المقاومان متساويين، فإن Vout يساوي بالضبط نصف Vin. إذا كان R2 أكبر بكثير من R1، فإن Vout يقترب من Vin. وإذا كان R1 أكبر بكثير من R2، فإن Vout يقترب من الصفر.
| R1 | R2 | النسبة (Vout/Vin) |
|---|---|---|
| 1kΩ | 1kΩ | 50% |
| 1kΩ | 2kΩ | 66.7% |
| 2kΩ | 1kΩ | 33.3% |
| 1kΩ | 9kΩ | 90% |
| 9kΩ | 1kΩ | 10% |
كيفية استخدام حاسبة مقسم الجهد
- أدخل جهد الدخل (Vin) — الجهد المطبق على كامل المقسم (مثلاً 12V، 5V، 3.3V).
- أدخل R1 — قيمة المقاوم العلوي بالأوم. استخدم أرقاماً صحيحة (مثلاً 10000 للمقاومة 10kΩ).
- أدخل R2 — قيمة المقاوم السفلي بالأوم.
- أدخل مقاومة الحمل (اختياري) — إذا كان مقسم الجهد يغذي دائرة (وليس قيساً فقط)، فإن الحمل يسحب تياراً ويغير جهد الخرج. أدخل مقاومة الحمل لمشاهدة الناتج العملي.
- اقرأ النتائج — جهد الخرج، التيار المار عبر المقسم، القدرة المبددة في كل مقاوم، القدرة الكلية، ونسبة الجهد.
تحدث جميع النتائج فوراً أثناء الكتابة.
تأثير مقاومة الحمل
تفترض صيغة مقسم الجهد الأساسية عدم مرور أي تيار خارجاً من عقدة Vout — أي عدم توصيل أي شيء بالمخرج. في الممارسة العملية، يسحب أي حمل متصل بـ Vout تياراً مما يؤدي إلى خفض الجهد.
عند توصيل مقاوم للحمل (RL) على التوازي مع R2، تصبح القيمة الفعالة لـ R2:
R2effective = (R2 × RL) / (R2 + RL)
هذه القيمة دائماً أقل من قيمة R2 وحدها، مما يعني انخفاض جهد الخرج. وكلما زاد الحمل (انخفاض RL)، زاد انخفاض الجهد.
| الحمل | التأثير على Vout |
|---|---|
| لا يوجد حمل (دارة مفتوحة) | يتوافق Vout مع الصيغة المثالية |
| RL = 10 × R2 | ينخفض الخرج بنسبة ~9% |
| RL = R2 | ينخفض الخرج بنسبة ~33% |
| RL = R2 / 10 | ينخفض الخرج بنسبة ~83% |
القاعدة العامة: للحفاظ على جهد خرج دقيق، يجب أن تكون مقاومة الحمل على الأقل 10 أضعاف R2.
الميزات الرئيسية
| الميزة | الوصف |
|---|---|
| حساب فوري | تحديث النتائج فوراً عند تغيير أي إدخال |
| مقاومة الحمل | حقل اختياري لحسابات مقسم الجهد مع الحمل العملي |
| فقدان القدرة | عرض القدرة لكل مقاوم والكلية — ضرورية لاختيار المكونات |
| عرض التيار | يعرض التيار الكلي المار عبر المقسم |
| نسبة الجهد | يعرض نسبة Vout/Vin كنسبة مئوية |
| واجهة بطاقة واحدة | جميع الإدخالات والنتائج في تصميم واحد أنيق |
| نسخ القيم | نسخ جهد الخرج إلى الحافظة |
الاستخدامات الشائعة
قراءة المستشعرات التناظرية
تنتج العديد من المستشعرات (مثل المقاومات الحرارية، المقاومات الضوئية، المقاومات المتغيرة) قيمة مقاومة تتغير حسب الكمية المقاسة. بوضع المستشعر كمقاوم R2 في مقسم الجهد، يتم تحويل المقاومة إلى جهد يمكن لمحول ADC في المتحكم الدقيق قراءته.
تحويل المستوى بين الجهدات
عند توصيل جهاز يعمل بـ 3.3V بإشارة 5V، يمكن لمقسم الجهد خفض جهد الإشارة إلى مستوى آمن. على سبيل المثال، R1 = 2kΩ و R2 = 3.3kΩ مع دخل 5V يعطي خرجاً يقارب 3.1V.
تحيز دوائر الترانزستور
تحتاج الترانزستورات إلى جهود محددة عند القاعدة للعمل بشكل صحيح. يحدد مقسم الجهد المأخوذ من خط التغذية نقطة التحيز التيار المستمر (DC bias point) لمنطقة تشغيل الترانزستور.
تحديد جهود المرجع
تحتاج العديد من الدوائر إلى جهد مرجعي أقل من جهد التغذية. يوفر مقسم الجهد طريقة بسيطة ومنخفضة التكلفة لإنشائه — ومع ذلك، للتطبيقات الدقيقة، يُفضل استخدام دائرة متكاملة خاصة لجهد المرجع (Voltage Reference IC).
التحكم في الصوت والمقاومات المتغيرة
المقاوم المتغير (Potentiometer) هو في الأساس مقسم جهد قابل للتعديل. يحرك المقبض العربة (Wiper) بين R1 و R2، مما يغير جهد الخرج من 0 إلى Vin.
نصائح وأفضل الممارسات
- اجعل تيار المقسم أعلى بكثير من تيار الحمل. ليبقى الخرج مستقراً، يجب أن يكون التيار المار عبر المقسم (Vin / (R1 + R2)) عشر مرات على الأقل من التيار المسحوب من الحمل.
- تحقق من تصنيفات القدرة (Power Ratings). تظهر الحاسبة فقدان القدرة لكل مقاوم. اختر مقاومات بتصنيف قدرة ضعف الأقل من القيمة المحسوبة لتجنب الاحتراق.
- استخدم قيم المقاومات القياسية. بعد حساب القيم المثالية، قم بالتقريب إلى أقرب قيم قياسية في سلسلة E24 وتأكد من بقاء جهد الخرج مقبولاً.
- لا تستخدم مقسمات الجهد كمصادر طاقة. صُممت مقسمات الجهد لتطبيقات المستوى الإشاري. لا يمكنها تزويد تيار ملحوظ دون انخفاض جهد الخرج. للطاقة، استخدم منظم جهد (Voltage Regulator) بدلاً من ذلك.
- خذ التحمل (Tolerance) في الاعتبار. للمقاومات تحمل تصنيعي (عادةً 1% أو 5%). يمكن لمقاومين يحملان تحمل 5% أن ينتجا خرجاً يختلف بنسبة تصل إلى 10% عن القيمة المحسوبة.
الأسئلة المتكررة
هل هذه الحاسبة مجانية؟
نعم. الأداة مجانية بالكامل دون حدود للاستخدام، أو تسجيل، أو تكاليف خفية.
ما الوحدات التي يجب استخدامها للمقاومات؟
أدخل قيم المقاومات بالأوم. لمقاومة 10kΩ أدخل 10000. ولمقاومة 4.7kΩ أدخل 4700.
ما هو حقل مقاومة الحمل؟
عند توصيل شيء بمخرج المقسم (مثل مدخل متحكم دوائي أو دائرة أخرى)، فإنه يسحب تياراً ويؤثر على جهد الخرج. أدخل مقاومة الحمل لمشاهدة جهد الخرج الفعلي تحت الحمل. اتركه فارغاً للحساب المثالي بدون حمل.
هل يمكن استخدامها لدوائر التيار المتردد (AC)؟
صُممت هذه الحاسبة لدوائر التيار المستمر (DC). بالنسبة لدوائر AC، يجب أيضاً أخذ ممانعة المكثفات والمحاثات في الاعتبار، مما يغير نسبة المقسم بناءً على التردد.
لماذا جهد الخرج المقاس أقل من المحسوب؟
السبب الأكثر شيوعاً هو تيار الحمل. إذا كانت الدائرة المتصلة بمخرج المقسم تسحب تياراً ملحوظاً، فإن جهد الخرج ينخفض عن القيمة المثالية. أدخل مقاومة الحمل في الحاسبة لمشاهدة الخرج المحمّل.
ما هي نسبة الجهد؟
نسبة الجهد هي Vout / Vin معبراً عنها كنسبة مئوية. تعني النسبة 50% أن الخرج يساوي بالضبط نصف الدخل. هذا مفيد للمقارنة السريعة بين مجموعات المقاومات المختلفة.