הצגת המקור של הדף "מחלק מתח"

ב[[אלקטרוניקה]], '''מחלק מתח''' הוא [[מעגל חשמלי]] ליניארי ופשוט אשר [[מתח חשמלי|המתח החשמלי]] במוצאו (המסומן ''V''<sub>out</sub>) הוא רק חלק מהמתח החשמלי במבואו (המסומן ''V''<sub>in</sub>). המונח '''חלוקת מתח''' מתייחס לאופן שבו, על-פי [[חוק המתחים של קירכהוף]], על כל אחד מ[[רכיב אלקטרוני|רכיבי]] המעגל החשמלי נופל חלק יחסי מהמתח אשר מוזן למעגל.

שימוש נפוץ במחלק מתח הוא קבלת מתח רצוי במעגל שבו קיימים [[מקור מתח|מקורות מתח]] קבועים. הדוגמה הפשוטה ביותר למחלק מתח היא חיבור טורי של שני [[נגד]]ים. [[נגד משתנה|נגדים משתנים]] רבים מכילים 3 הדקים, כאשר 2 הקיצוניות הן קבועות, והאמצעית משתנה בהתאם לכוונון הנגד ומהווה מוצא של מחלק מתח. במעגלי [[זרם חילופין]], מחלקי מתח מתארים הנחתת [[אות (סיגנל)|אות]]ות כתלות ב[[תדירות]] שלהם.

== בזרם ישר ==
[[קובץ:Resistive divider.png|ממוזער|200px|חיבור של שני [[נגד]]ים כמחלק מתח]]
מחלק מתח פשוט מורכב משני נגדים בחיבור טורי בין מקור מתח לבין [[הארקה]].
ההתנגדות השקולה של שני הנגדים היא R<sub>1</sub>+R<sub>2</sub>.
על-פי [[חוק אוהם]], הזרם במעגל הוא:
:<math>I = \frac {V_\mathrm{in}}{R_1+R_2}</math>
לכן המתח על הנגד R<sub>2</sub>, שהוא מתח המוצא, יהיה:
:<math>V_\mathrm{out} = V_\mathrm{2} = I_2 \cdot R_2 = (\frac {V_\mathrm{in}}{R_1+R_2}) \cdot R_2 = V_\mathrm{in} \cdot \frac {R_2}{R_1+R_2}</math>
לפיכך, מוצאו של מחלק המתח הוא פי <math>\frac {R_2}{R_1+R_2}</math> מהמתח במבוא.

לדוגמה, כדי לקבל במוצא מחצית ממתח המבוא, יש להשתמש בשני נגדים בעלי התנגדות זהה:
:<math>
V_\mathrm{out} = \frac {R_2}{R_1+R_2} \cdot V_\mathrm{in} = \frac {R_1}{R_1+R_1} \cdot V_\mathrm{in} = \frac {R_1}{2 \cdot R_1} \cdot V_\mathrm{in} = \frac{1}{2} \cdot V_\mathrm{in}
</math>

==בזרם חילופין==
[[קובץ:Impedance voltage divider.svg|ממוזער|200px|מחלק מתח עם [[עכבה חשמלית|עכבות]] כלשהן]]
במעגלי זרם חילופין, מתח המוצא מתחלק בין [[עכבה חשמלית|עכבות]] כלשהן Z<sub>1</sub> ו-Z<sub>2</sub> שיכולות להיות של [[נגד]]ים, [[קבל]]ים ו[[סליל השראה|סלילי השראה]]. במעגל כזה, הקשר בין [[פאזור (אלקטרוניקה)|פאזור]] המתח לפאזור הזרם במצב סינוסי מתמיד הוא:
:<math>V_\mathrm{in} = I\cdot(Z_1+Z_2)</math>
אם פאזור מתח המוצא הוא:
:<math>V_\mathrm{out} = I\cdot Z_2</math>
ועל ידי הצבת פאזור הזרם:
:<math>I = \frac {V_\mathrm{in}}{Z_1+Z_2}</math>
מתקבל פאזור מתח המוצא כתלות בפאזור מתח המבוא:
:<math>V_\mathrm{out} = V_\mathrm{in} \cdot\frac {Z_2}{Z_1+Z_2}</math>

פאזור מתח המוצא שווה למכפלת פאזור מתח המבוא בגודל <math>H</math>:
:<math>H = \frac {V_{out}}{V_{in}} = \frac{Z_2}{Z_1+Z_2}</math>
<math>H</math> הוא גודל [[מספר מרוכב|מרוכב]] התלוי ב[[תדירות]] מקור המתח ונקרא [[פונקציית תמסורת|פונקציית התמסורת]]. ה[[ערך מוחלט|מודול]] של פונקציית התמסורת הוא היחס בין [[משרעת]] מתח המוצא למשרעת מתח המבוא. מופע פונקציית התמסורת ב[[קואורדינטות קוטביות|הצגה קוטבית]] הוא הפרש ה[[מופע]] בין המבוא למוצא.

הנוסחאות המתארות '''[[מחלק זרם]]''' דומות לאלו של מחלק מתח, אך המונה מכיל את גודלה של העכבה שבין המקור למוצא (בניגוד למחלק מתח, בו המונה מכיל את העכבה שבין המוצא להארקה).

=== דוגמה – מסנן מעביר תדרים נמוכים ===
[[קובץ:RC Divider.svg|ממוזער|200px|מחלק מתח המורכב מנגד וקבל]]
[[מעגל RC]] הוא דוגמה למחלק מתח המורכב מנגד וקבל. כאשר מתח המוצא הוא המתח על הקבל, מעגל זה מתפקד כ[[מסנן (אלקטרוניקה)|מסנן]] המעביר תדרים נמוכים. עכבת הקבל היא:
:<math> Z_2 = \frac {1} {j \omega C} </math>
כאשר <math>C</math> הוא ה[[קיבול]] הקבל, <math>j</math> היא [[היחידה המדומה]], ו־<math>\omega</math> היא ה[[תדירות זוויתית|תדירות הזוויתית]] של אות הכניסה.

היחס שנוצר במחלק המתח הוא:
:<math>
{V_\mathrm{out} \over V_\mathrm{in}} = {Z_\mathrm{2} \over Z_\mathrm{1} + Z_\mathrm{2}} = {{1 \over j \omega C} \over {1 \over j \omega C} + R} = {1 \over 1 + j \omega R C}
</math>
כלומר:
<math>V_\mathrm{out} = {V_\mathrm{in} \over 1 + j \omega R C}</math>

היחס בין פאזור מתח המוצא לפאזור מתח הכניסה תלוי בתדירות אות הכניסה. מאחר שתדר אות הכניסה מופיע במכנה, מתח המוצא יקטן ככל שהתדר יגדל, וזהו למעשה מסנן אשר מעביר תדרים נמוכים ומנחית תדרים גבוהים. מתח קבוע יעבור כמו שהוא למוצא, ובחיבור מקור מתח סינוסי לכניסה, מתח המוצא יהיה סינוסי בתדירות זהה אך ב[[משרעת]] שתלך ותקטן ככל שהתדירות תגדל.

== השפעת העומס ==
[[קובץ:Voltage divider-loaded.svg|ממוזער|150px|R<sub>3</sub> מהווה נגד עומס]]
המתח שבמוצא המעגל תלוי רק במרכיבי מחלק המתח, אך כאשר מחברים רכיבים נוספים כעומס על המוצא, הם למעשה מתחברים במקביל ל-Z<sub>2</sub> ובכך נוצרת עכבה שקולה חדשה שמחוברת כולה בטור אל Z<sub>1</sub>. לפיכך, כאשר מתכננים מחלק מתח שמיועד להתחבר אליו עומס - יש להתחשב גם בהשפעת עכבת העומס על מתח המוצא.

==ראו גם==
* [[חוקי קירכהוף]]
* [[מחלק זרם]]

==קישורים חיצוניים==
{{ויקישיתוף בשורה}}
*[https://web.archive.org/web/20180629001450/http://www.mobile-ic.net/he/מבוא-לחשמל/voltage-divider מידע על מחלק המתח] באתר [[Mobile-ic.net]]

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:מעגלים חשמליים]]