Circuitos divisores de tensão

Vamos analisar um circuito em série simples e determinar as quedas de tensão nos resistores individuais:





A partir dos valores dados de resistências individuais, podemos determinar uma resistência total do circuito, sabendo que as resistências se somam em série:

Determine a resistência total do circuito

A partir daqui, podemos usar a Lei de Ohm (I =E / R) para determinar a corrente total, que sabemos será a mesma que a corrente de cada resistor, as correntes sendo iguais em todas as partes de um circuito em série:

Use a Lei de Ohm para calcular a corrente

Agora, sabendo que a corrente do circuito é 2 mA, podemos usar a Lei de Ohm (E =IR) para calcular a tensão em cada resistor:



Deve ficar claro que a queda de tensão em cada resistor é proporcional à sua resistência, visto que a corrente é a mesma em todos os resistores. Observe como a tensão em R ₂ é o dobro da voltagem em R ₁ , assim como a resistência de R ₂ é o dobro de R ₁ .

Se mudássemos a tensão total, descobriríamos que essa proporcionalidade das quedas de tensão permanece constante:

Resolução de razões de queda de tensão

A tensão em R ₂ ainda é exatamente o dobro de R ₁ Queda, apesar do fato de que a tensão da fonte mudou. A proporcionalidade das quedas de tensão (relação de uma para a outra) é estritamente uma função dos valores de resistência.

Com um pouco mais de observação, torna-se aparente que a queda de tensão em cada resistor também é uma proporção fixa da tensão de alimentação. A tensão em R ₁ , por exemplo, era de 10 volts quando a alimentação da bateria era de 45 volts. Quando a tensão da bateria foi aumentada para 180 volts (4 vezes mais), a tensão caiu em R ₁ também aumentou por um fator de 4 (de 10 a 40 volts). A proporção entre R ₁ A queda de tensão e a tensão total, no entanto, não mudaram:



Da mesma forma, nenhuma das outras relações de queda de tensão mudou com o aumento da tensão de alimentação:

Fórmula do divisor de tensão

Por este motivo, um circuito em série é frequentemente chamado de divisor de tensão por sua capacidade de propor - ou dividir - a tensão total em porções fracionárias de razão constante. Com um pouco de álgebra, podemos derivar uma fórmula para determinar a queda de tensão do resistor em série com nada mais do que a tensão total, a resistência individual e a resistência total:



A proporção da resistência individual para a resistência total é a mesma que a proporção da queda de tensão individual para a tensão de alimentação total em um circuito divisor de tensão. Isso é conhecido como fórmula do divisor de tensão , e é um método de atalho para determinar a queda de tensão em um circuito em série sem passar pelos cálculos de corrente da Lei de Ohm.

Exemplo de uso da fórmula do divisor de tensão

Usando esta fórmula, podemos reanalisar as quedas de tensão do circuito de exemplo em menos etapas:

Tensão - Componentes de divisão

Os divisores de tensão encontram ampla aplicação em circuitos de medidores elétricos, onde combinações específicas de resistores em série são usadas para “dividir” uma tensão em proporções precisas como parte de um dispositivo de medição de tensão.

Potenciômetros como componentes de divisão de tensão

Um dispositivo frequentemente usado como componente de divisão de voltagem é o potenciômetro , que é um resistor com um elemento móvel posicionado por um botão ou alavanca manual. O elemento móvel, normalmente chamado de limpador , faz contato com uma tira de material resistiva (comumente chamada de fio deslizante se for feito de fio de metal resistivo) em qualquer ponto selecionado pelo controle manual:



O contato do limpador é o símbolo de seta voltado para a esquerda desenhado no meio do elemento de resistor vertical. Conforme é movido para cima, ele entra em contato com a tira resistiva mais perto do terminal 1 e mais longe do terminal 2, diminuindo a resistência para o terminal 1 e aumentando a resistência para o terminal 2. À medida que é movido para baixo, o efeito oposto ocorre. A resistência medida entre os terminais 1 e 2 é constante para qualquer posição do limpador.

Potenciômetros rotativos vs. lineares

Aqui são mostradas ilustrações internas de dois tipos de potenciômetro, rotativo e linear.

Potenciômetros Lineares

Alguns potenciômetros lineares são acionados pelo movimento em linha reta de uma alavanca ou botão deslizante. Outros, como o representado na ilustração anterior, são acionados por um parafuso para ajuste fino. As últimas unidades às vezes são chamadas de trimpots porque eles funcionam bem para aplicações que requerem uma resistência variável a ser “ajustada” para algum valor preciso.

Deve-se observar que nem todos os potenciômetros lineares têm as mesmas atribuições de terminal mostradas nesta ilustração. Em alguns, o terminal do limpador está no meio, entre os dois terminais finais.

Potenciômetro Rotativo

A imagem abaixo mostra a construção do corpo de um potenciômetro rotativo.



A fotografia a seguir mostra um potenciômetro rotativo real com limpador e fio deslizante para fácil visualização. O eixo que move o limpador foi girado quase totalmente no sentido horário, de modo que o limpador está quase tocando a extremidade terminal esquerda do fio deslizante:







Aqui está o mesmo potenciômetro com o eixo do limpador movido quase para a posição totalmente no sentido anti-horário, de modo que o limpador esteja perto da outra extremidade do curso:

Efeitos dos ajustes em um potenciômetro em um circuito

Se uma tensão constante for aplicada entre os terminais externos (ao longo do comprimento do fio deslizante), a posição do limpador irá desviar uma fração da tensão aplicada, mensurável entre o contato do limpador e qualquer um dos outros dois terminais. O valor fracionário depende inteiramente da posição física do limpador:

A importância da aplicação do potenciômetro

Assim como o divisor de tensão fixa, a tensão do potenciômetro razão de divisão é estritamente uma função da resistência e não da magnitude da tensão aplicada. Em outras palavras, se o botão ou alavanca do potenciômetro for movido para a posição de 50 por cento (centro exato), a tensão caiu entre o limpador e qualquer terminal externo seria exatamente 1/2 da tensão aplicada, não importa a qual tensão aconteça ser, ou qual é a resistência ponta a ponta do potenciômetro. Em outras palavras, um potenciômetro funciona como um divisor de tensão variável, onde a relação de divisão de tensão é definida pela posição do limpador.

Esta aplicação do potenciômetro é um meio muito útil de obter uma tensão variável de uma fonte de tensão fixa, como uma bateria. Se um circuito que você está construindo requer uma certa quantidade de voltagem menor que o valor da voltagem de uma bateria disponível, você pode conectar os terminais externos de um potenciômetro nessa bateria e "dial-up" qualquer voltagem necessária entre o potenciômetro limpador e um dos terminais externos para uso em seu circuito:



Quando usado dessa maneira, o nome potenciômetro faz todo o sentido:eles medem (controlar) o potencial (voltagem) aplicada através deles criando uma relação divisor de voltagem variável. O uso do potenciômetro de três terminais como divisor de tensão variável é muito popular no projeto de circuitos.

Amostras de pequenos potenciômetros

Aqui são mostrados vários pequenos potenciômetros do tipo comumente usado em equipamentos eletrônicos de consumo e por amadores e estudantes na construção de circuitos:







As unidades menores à esquerda e à direita são projetadas para serem conectadas a uma placa de ensaio sem solda ou soldadas a uma placa de circuito impresso. As unidades do meio são projetadas para serem montadas em um painel plano com fios soldados a cada um dos três terminais. Aqui estão mais três potenciômetros, mais especializados do que o conjunto que acabamos de mostrar:







A grande unidade “Helipot” é um potenciômetro de laboratório projetado para conexão rápida e fácil a um circuito. A unidade no canto esquerdo inferior da fotografia é do mesmo tipo de potenciômetro, mas sem caixa ou botão de contagem de 10 voltas. Ambos os potenciômetros são unidades de precisão, usando faixas de resistência de pista helicoidal multivoltas e mecanismos de limpador para fazer pequenos ajustes. A unidade no canto inferior direito é um potenciômetro de montagem em painel, projetado para serviços pesados ​​em aplicações industriais.

REVER:

• Proporção de circuitos em série ou divisão , a tensão de alimentação total entre as quedas de tensão individuais, as proporções sendo estritamente dependentes das resistências:ERn =ETotal (Rn / RTotal)
• Um potenciômetro é um componente de resistência variável com três pontos de conexão, frequentemente usado como um divisor de tensão ajustável.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de circuitos do divisor de tensão