A-level 物理（进阶物理）/分压器

分压器，或电位器，由多个电阻器和一个电压表组成。电压表读数由连接电压表一端所在的点两侧电阻值的比率决定。

为了理解分压器的工作原理，让我们考虑串联电阻。电阻值会叠加，因此在包含两个电阻的电路中

$\Sigma R=R_{1}+R_{2}$

如果我们应用欧姆定律，记住电流在串联电路中是恒定的

${\frac {\sum V}{I}}={\frac {V_{1}}{I}}+{\frac {V_{2}}{I}}$

乘以电流 (I)

$\Sigma V=V_{1}+V_{2}$

所以，就像串联电阻叠加到总电阻一样，电势差叠加到总电势差。电阻之间的比率等于电势差之间的比率。换句话说，我们可以使用以下公式计算电阻上的电势差

$V_{resistor}=\sum V\times {\frac {R_{resistor}}{\sum R_{external}}}$

在许多情况下，您将被告知假设电源的内阻可以忽略不计，这意味着您可以将总电势差视为电源的电动势。

分压器可以通过将可变电阻（例如 LDR 或热敏电阻）与恒定电阻组合来工作，如下图所示。当可变电阻的电阻发生变化时，电阻之间的比率发生变化，因此任何给定电阻上的电势差发生变化。

或者，分压器可以由多个电阻器组成。一个“滑片”可以沿着它们移动，随着它的移动，改变滑片两侧电阻器的数量，如下图所示

问题

1. 一个 12 kΩ 电阻和一个 20 kΩ 电阻连接到一个 9V 电池。一个电压表连接到 12kΩ 电阻两端。电压表的读数是多少？（假设内阻可以忽略不计。）

2. 一个分压器由 100 个 5Ω 电阻组成，带有一个滑片，滑片每转动 3.6° 就移动一个电阻。滑片连接到一个电压表，电路由一个 120V 电源供电，内阻可以忽略不计。当手柄转动 120° 时，电压表的读数是多少？

3. 一个内阻为 0.8Ω 的 9V 电池连接到 3 个电阻，它们的电导分别为 3、2 和 1 西门子。一个电压表连接到 3 西门子和 2 西门子电阻两端。一个电流表放置在电路中，位于电池和电压表第一个端子之间，读数为 2A。电压表的读数是多少？