Potenciômetro como um divisor de tensão

PEÇAS E MATERIAIS

• Duas baterias de 6 volts
• Lápis de carbono “grafite” para lapiseira de estilo mecânico
• Potenciômetro, volta única, 5 kΩ a 50 kΩ, cone linear (catálogo Radio Shack # 271-1714 a 271-1716)
• Potenciômetro, multivoltas, 1 kΩ a 20 kΩ, (catálogo Radio Shack # 271-342, 271-343, 900-8583 ou 900-8587 até 900-8590)

Os potenciômetros são divisores de tensão variável com um eixo ou controle deslizante para definir a relação de divisão.

Eles são fabricados em versões de montagem em painel e também em breadboard (placa de circuito impresso).

Qualquer tipo de potenciômetro será suficiente para este experimento.

Se você resgatar um potenciômetro de um rádio antigo ou outro dispositivo de áudio, provavelmente obterá o que é chamado de cone de áudio potenciômetro.

Esses potenciômetros exibem uma relação logarítmica entre a taxa de divisão e a posição do eixo.

Em contraste, um linear o potenciômetro exibe uma correlação direta entre a posição do eixo e a razão de divisão de tensão.

Eu recomendo fortemente um potenciômetro linear para este experimento e para a maioria dos experimentos em geral.



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 ohmímetro
• Para mostrar o design e a função do divisor de tensão
• Para ilustrar como as tensões se somam em série

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO











INSTRUÇÕES

Comece esta experiência com o circuito de “grafite” do lápis. Os lápis usam uma haste feita de uma mistura de grafite-argila, não de chumbo (o metal), para fazer marcas pretas no papel.

O grafite, sendo um condutor elétrico medíocre, atua como um resistor conectado à bateria por dois fios de ligação em ponte de crocodilo.

Conecte o voltímetro conforme mostrado e toque a ponta de prova vermelha na haste de grafite. Mova a sonda vermelha ao longo do comprimento da haste e observe a mudança de indicação do voltímetro.

Qual posição da ponta de prova fornece a maior indicação de tensão?

Essencialmente, a haste atua como um par de resistores, a razão entre as duas resistências estabelecida pela posição da sonda de teste vermelha ao longo do comprimento da haste:







Agora, mude a conexão do voltímetro para o circuito de modo a medir a tensão através do "resistor superior" da grafite, como este:







Mova a posição da sonda de teste preta ao longo do comprimento da haste, observando a indicação do voltímetro.

Qual posição fornece a maior queda de tensão para o medidor medir? Isso difere do acordo anterior? Por quê?

Os potenciômetros fabricados envolvem uma tira resistiva dentro de um invólucro de metal ou plástico e fornecem algum tipo de mecanismo para mover um “limpador” ao longo do comprimento dessa tira resistiva.

Aqui está uma ilustração da construção de um potenciômetro rotativo:







Alguns potenciômetros rotativos têm uma tira resistiva em espiral e um limpador que se move axialmente conforme gira, de modo a exigir várias voltas do eixo para conduzir o limpador de uma extremidade do intervalo do potenciômetro para a outra. Os potenciômetros multivoltas são usados ​​em aplicações onde o ajuste preciso é importante.

Os potenciômetros lineares também contêm uma faixa resistiva, sendo a única diferença a direção de deslocamento do limpador.

Alguns potenciômetros lineares usam um mecanismo deslizante para mover o limpador, enquanto outros um parafuso, para facilitar a operação de múltiplas voltas:







Deve-se observar que nem todos os potenciômetros lineares têm as mesmas atribuições de pinos. Em alguns, o pino do meio é o limpador.

Configure um circuito usando um potenciômetro fabricado, não o “feito em casa” feito de grafite.

Você pode usar qualquer forma de construção que seja conveniente. Meça a tensão da bateria enquanto alimenta o potenciômetro e anote esse valor de tensão no papel.

Meça a tensão entre o limpador e a extremidade do potenciômetro conectada ao lado negativo (-) da bateria.

Ajuste o mecanismo do potenciômetro até que o voltímetro registre exatamente 1/3 da tensão total. Para uma bateria de 6 volts, isso será de aproximadamente 2 volts.

Agora, conecte duas baterias em uma configuração de auxílio em série, para fornecer aproximadamente 12 volts através do potenciômetro.

Meça a tensão total da bateria e, em seguida, meça a tensão entre os mesmos dois pontos no potenciômetro (limpador e lado negativo).

Divida a tensão de saída medida do potenciômetro pela tensão total medida. O quociente deve ser 1/3, a mesma razão de divisão de tensão definida anteriormente:







PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de potenciômetros
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