لماذا تغير خرج مقسم الجهد؟ احسب أثر الحمل ببايثون

قد يعطي المقسم نصف الجهد دون حمل ثم ينخفض خرجه عند توصيل جهاز. السبب أن مدخل الجهاز يدخل في الدائرة، ولا يبقى مجرد مراقب مثالي لا يسحب تيارًا.

الحالة غير المحملة

مصدر مثالي 10 V ومقاومتان 10 kΩ تعطيان خرجًا 5 V على المقاومة السفلية دون حمل. عند إضافة حمل 10 kΩ على الخرج تصبح المقاومة السفلية مكافئة لتوازي 10 و10 kΩ، أي 5 kΩ.

احسب الدائرة الجديدة

الخرج المحمل = 10 × 5/(10 + 5) ≈ 3.333 V. تغيرت نسبة المقسم لأن الحمل صار جزءًا منه. لا يعني ذلك أن قانون أوم فشل؛ بل أن المخطط الذي استخدمته أول مرة لم يتضمن العنصر الجديد.

كيف تقيم الحل؟

راجع ممانعة مدخل الجهاز وتغيرها مع التردد والقياس، ومتطلبات الدقة والقدرة. تقليل المقاومات أو استخدام عازل مناسب له كلفة واستهلاك وحدود أخرى. لا تعتبر المقسم مزود طاقة عامًّا أو وسيلة عزل من جهد خطر. المثال منخفض الجهد وعلى الورق.

كود بايثون للتجربة

vin, r1, r2, load = 10.0, 10000, 10000, 10000
r_bottom = r2 * load / (r2 + load)
vout = vin * r_bottom / (r1 + r_bottom)
print(round(vout, 6))

النتيجة المتوقعة

الخرج المحمل ≈ 3.333333 V، مقابل 5 V دون حمل.

قبل أن تعتمد النتيجة

1. أدخل ممانعة الحمل في النموذج.
2. لا تخلط مقاومة العنصر ومقاومة الدائرة المكافئة.
3. اكتب حدود الدقة والافتراضات قبل اختيار حل فعلي.

سؤال للمراجعة

هل جهاز القياس لا يؤثر في أي دائرة؟
لا؛ تأثيره يعتمد على ممانعته مقارنة بالدائرة وظروف القياس.

مراجع الوحدات والبرمجة

الدوال الرياضية — توثيق بايثون
وحدات الكهرباء — NIST

الأمثلة والشفرة والرسوم أصلية للتعلم. الحساب البرمجي لا يعوض بيانات المكونات أو مراجعة التصميم الفعلي، ولا يتضمن هذا المقال توصيلات للشبكة الكهربائية.

تجربة تالية

حساب مقاومة LED ببايثون: مثال يوضح الفرضيات والقدرة
شحن مكثف RC ببايثون: ماذا يعني ثابت الزمن؟