Vamos analisar um circuito em série simples e determinar as quedas de tensão nos resistores individuais:
A partir dos valores dados das resistências individuais, podemos determinar uma resistência total do circuito, sabendo que as resistências adicionam em série:
Determine a resistência total do circuito
A partir daqui, podemos usar Lei de Ohm (I = E / R) para determinar a corrente total, que sabemos será a mesma que a corrente de cada resistor, sendo as correntes 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 ser aparente 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 R2 é o dobro da tensão em R1, assim como a resistência de R2 é o dobro de R1.
Se mudássemos a tensão total, encontraríamos essa proporcionalidade de tensão as quedas permanecem constantes:
Resolvendo as relações de queda de tensão
A tensão em R2 ainda é exatamente o dobro aquela da queda de R1, apesar do fato de que a tensão da fonte mudou. A proporcionalidade das quedas de tensão (razão de um para o outro) 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 do tensão de alimentação. A tensão em R1, 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 queda de tensão em R1 também aumentou por um fator de 4 (de 10 para 40 volts). A razão entre a queda de tensão de R1 e a tensão total, no entanto, não mudou:
Da mesma forma, nenhum dos outros as relações de queda de tensão mudaram com o aumento da tensão de alimentação:
Fórmula do divisor de tensão
Por este motivo , um circuito em série é freqüentemente 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 dado 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 tensão 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 um str resistivo ip do material (comumente chamado de slidewire 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. À medida que 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. Conforme 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 giratório para capacidade de ajuste fino.As últimas unidades são às vezes chamadas de trimpots porque funcionam bem para aplicações que requerem uma resistência variável a ser “ajustada” para algum valor preciso.
Deve-se notar que nem todos os potenciômetros lineares têm as mesmas atribuições de terminal como mostrado nesta ilustração. Com 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 foto a seguir mostra um potenciômetro rotativo real com limpador e fio deslizante expostos para facilitar a visualização. O eixo que move o o limpador foi girado quase totalmente no sentido horário para que o limpador quase toque na 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 próximo à 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 retirará 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 relação de divisão de tensão do potenciômetro 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 tensão fixa fonte, como uma bateria. Se um circuito que você está construindo requer uma certa quantidade de voltagem menor do que o valor da voltagem de uma bateria disponível, você pode conectar os terminais externos de um potenciômetro através dessa 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 torna perfeito sentido: eles medem (controlam) o potencial (tensão) aplicado através deles, criando uma relação divisor de tensão variável. Este uso do potenciômetro de três terminais como um divisor de tensão variável é muito popular no projeto de circuitos.
Amostras de pequenos potenciômetros
Aqui estão 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 se conectar a soldas s breadboard ou ser soldado em 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 uma conexão rápida e fácil a um circuito. A unidade no canto inferior esquerdo 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 multi- gire tiras de resistência helicoidal e mecanismos de limpador para fazer pequenos ajustes. A unidade no canto inferior direito é um potenciômetro de montagem em painel, projetado para serviço pesado em aplicações industriais.
REVISÃO:
- Os circuitos em série proporcionam, ou dividem, a tensão de alimentação total entre as quedas de tensão individuais, sendo as proporções estritamente dependentes das resistências: ERn = ETotal (Rn / RTotal)
- Um potenciômetro é uma variável- componente de resistência com três pontos de conexão, freqüentemente usado como um divisor de tensão ajustável.
OS RELACIONADOS RKSHEETS:
- Planilha de circuitos divisores de tensão