Divisor atual

PEÇAS E MATERIAIS

• Calculadora (ou lápis e papel para fazer aritmética)
• bateria de 6 volts
• Variedade de resistores entre 1 KΩ e 100 kΩ de valor

REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 6:"Circuitos Divisores e Leis de Kirchhoff"



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Para ilustrar como usar o voltímetro
• Para ilustrar como usar o amperímetro
• Para ilustrar como usar o ohmímetro
• Para ilustrar como usar a Lei de Ohm
• Para ilustrar como usar a Lei Atual de Kirchhoff (KCL)
• Para ilustrar como usar o design do divisor atual

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO











Normalmente, é considerado impróprio prender mais de dois fios sob um único parafuso de régua de terminais.

Nesta ilustração, mostro três fios se juntando no parafuso superior do terminal mais à direita usado nesta tira.

Isso é feito para a facilidade de provar um conceito (da soma atual em um nó de circuito) e não representa uma técnica de montagem profissional.







A natureza não profissional do método de construção de “forma livre” não merece mais comentários.



INSTRUÇÕES

Mais uma vez, mostro diferentes métodos de construção do mesmo circuito:placa de ensaio, régua de terminais e "formato livre".

Experimente todos esses formatos de construção e familiarize-se com suas respectivas vantagens e desvantagens.

Selecione três resistores de sua variedade de resistores e meça a resistência de cada um com um ohmímetro.

Observe esses valores de resistência com caneta e papel, para referência em seus cálculos de circuito.

Conecte os três resistores em paralelo entre si e com a bateria de 6 volts, conforme mostrado nas ilustrações.

Meça a tensão da bateria com um voltímetro depois que os resistores forem conectados a ela, anotando essa figura de tensão também no papel.

É aconselhável medir a tensão da bateria enquanto ela alimenta o circuito do resistor porque essa tensão pode ser ligeiramente diferente de uma condição sem carga.

Meça a tensão em cada um dos três resistores. O que você percebe? Em um circuito em série, corrente é igual em todos os componentes a qualquer momento.

Em um circuito paralelo, tensão é a variável comum entre todos os componentes.

Use a Lei de Ohm (I =E / R) para calcular a corrente através de cada resistor e, em seguida, verifique este valor calculado medindo a corrente com um amperímetro digital.

Coloque a ponta de prova vermelha do amperímetro no ponto onde as extremidades positivas (+) dos resistores se conectam e levante um fio do resistor por vez, conectando a ponta de prova preta do medidor ao fio levantado.

Desta forma, meça a corrente de cada resistor, observando a magnitude da corrente e a polaridade. Nessas ilustrações, mostro um amperímetro usado para medir a corrente em R ₁ :









Meça a corrente para cada um dos três resistores, comparando com os valores de corrente calculados anteriormente.

Com o amperímetro digital conectado conforme mostrado, todas as três indicações devem ser positivas, não negativas.

Agora, meça a corrente total do circuito, mantendo a ponta de prova vermelha do amperímetro no mesmo ponto do circuito, mas desconectando o fio que leva ao lado positivo (+) da bateria e tocando nele a ponta de prova preta:









Observe a magnitude e o sinal da corrente conforme indicado pelo amperímetro. Adicione este valor (algebricamente) às três correntes do resistor.

O que você nota sobre o resultado que é semelhante ao experimento da Lei da Tensão de Kirchhoff? A Lei da Corrente de Kirchhoff é para correntes "somadas" em um ponto (nó) em um circuito, assim como a Lei da Tensão de Kirchhoff é para tensões adicionadas em um loop em série:em ambos os casos, a soma algébrica é igual a zero.

Esta lei também é muito útil na análise matemática de circuitos. Junto com a Lei da Tensão de Kirchhoff, ela nos permite gerar equações que descrevem várias variáveis ​​em um circuito, que podem então ser resolvidas usando uma variedade de técnicas matemáticas.

Agora considere as quatro medições de corrente como todos números positivos:os três primeiros representando a corrente através de cada resistor, e o quarto representando a corrente total do circuito como uma soma positiva das três correntes de “ramificação”. Cada corrente de resistor (ramificação) é uma fração, ou porcentagem, da corrente total. É por isso que um circuito de resistor paralelo é freqüentemente chamado de divisor de corrente .

Desconecte a bateria do resto do circuito e meça a resistência entre os resistores paralelos.

Você pode ler a resistência total em qualquer dos terminais dos resistores individuais e obter a mesma indicação:será um valor menor do que qualquer um dos valores do resistor individual.

Isso costuma ser surpreendente para novos estudantes de eletricidade, que você leia exatamente o mesmo valor de resistência (total) ao conectar um ohmímetro em qualquer um de um conjunto de resistores conectados em paralelo.

No entanto, faz sentido se você considerar os pontos em um circuito paralelo em termos de comunalidade elétrica.

Todos os componentes paralelos são conectados entre dois conjuntos de pontos eletricamente comuns.

Uma vez que o medidor não consegue distinguir entre pontos comuns entre si por meio de conexão direta, ler a resistência em um resistor é ler a resistência de todos eles.

O mesmo é verdadeiro para a tensão, e é por isso que a tensão da bateria pode ser lida em qualquer um dos resistores com a mesma facilidade com que pode ser lida diretamente nos terminais da bateria.

Se você dividir a tensão da bateria (medida anteriormente) por este valor de resistência total, você deve obter um valor para a corrente total (I =E / R) que corresponde ao valor medido.

A proporção da corrente do resistor para a corrente total é a mesma que a proporção da resistência total para a resistência individual.

Por exemplo, se um resistor de 10 kΩ faz parte de um circuito divisor de corrente com uma resistência total de 1 kΩ, esse resistor conduzirá 1/10 da corrente total, qualquer que seja o valor desse total de corrente.



SIMULAÇÃO DE COMPUTADOR

Esquema com números de nó SPICE:



Amímetros em simulações SPICE são, na verdade, fontes de tensão zero inseridas nos caminhos do fluxo de elétrons.

Você notará as fontes de tensão V _ir1 , V _ir2 , e V _ir3 são configurados para 0 volts na netlist. Quando os elétrons entram no lado negativo de uma dessas baterias "fictícias" e saem do positivo, a indicação de corrente da bateria será um número positivo.

Em outras palavras, essas fontes de 0 volt devem ser consideradas amperímetros com a ponta de prova vermelha no lado da linha longa do símbolo da bateria e a ponta de prova preta no lado da linha curta.

Netlist (faça um arquivo de texto contendo o seguinte texto, literalmente):

 Divisor atual v1 1 0 r1 3 0 2k r2 4 0 3k r3 5 0 5k vitotal 2 1 dc 0 vir1 2 3 dc 0 vir2 2 4 dc 0 vir3 2 5 dc 0 .dc v1 6 6 1 .print dc i (vitotal) i (vir1) i (vir2) i (vir3) .fim 

Quando executado, o SPICE imprimirá uma linha de texto contendo quatro valores atuais, a primeira corrente representando o total como uma quantidade negativa e as outras três representando as correntes para resistores R ₁ , R ₂ e R ₃ .

Quando somados algebricamente, o um número negativo e os três números positivos formarão uma soma de zero, conforme descrito pela Lei Atual de Kirchhoff.



PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de circuitos do divisor atual