Analicemos un circuito en serie simple y determinemos las caídas de voltaje en resistencias individuales:
A partir de los valores dados de resistencias individuales, podemos determinar la resistencia total del circuito, sabiendo que las resistencias se suman en serie:
Determine la resistencia total del circuito
A partir de aquí, podemos usar Ley de Ohm (I = E / R) para determinar la corriente total, que sabemos que será la misma que la corriente de cada resistencia, las corrientes son iguales en todas las partes de un circuito en serie:
Usa la ley de Ohm para calcular la corriente
Ahora, sabiendo que la corriente del circuito es de 2 mA, podemos usar la Ley de Ohm (E = IR) para calcular el voltaje en cada resistencia :
Debe ser evidente que la caída de voltaje en cada resistencia es proporcional a su resistencia, dado que la corriente es la misma en todas las resistencias. Observe cómo el voltaje en R 2 es el doble del voltaje en R 1 , así como la resistencia de R 2 es el doble de R 1 .
Si tuviéramos que cambiar el voltaje total, encontraríamos que esta proporcionalidad de las caídas de voltaje permanece constante:
Resolviendo relaciones de caída de voltaje
El voltaje a través de R 2 sigue siendo exactamente el doble que el de la caída de R 1 , a pesar de que el voltaje de la fuente ha cambiado. La proporcionalidad de las caídas de voltaje (relación de uno a otro) es estrictamente una función de los valores de resistencia.
Con un poco más de observación, se hace evidente que la caída de voltaje en cada resistencia también es una proporción fija del voltaje de suministro. El voltaje a través de R 1 , por ejemplo, era de 10 voltios cuando el suministro de la batería era de 45 voltios. Cuando el voltaje de la batería se aumentó a 180 voltios (4 veces más), la caída de voltaje en R 1 también aumentó en un factor de 4 (de 10 a 40 voltios). La relación entre R 1 drop s caída de voltaje y voltaje total, sin embargo, no cambió:
Del mismo modo, ninguna de las otras relaciones de caída de voltaje cambió con el aumento del voltaje de suministro:
Fórmula del divisor de voltaje
Por esta razón, un circuito en serie a menudo se llama un divisor de voltaje por su capacidad de proporcionalizar o dividir el voltaje total en porciones fraccionales de relación constante. Con un poco de álgebra, podemos derivar una fórmula para determinar la caída de voltaje del resistor en serie dado nada más que el voltaje total, la resistencia individual y la resistencia total:
La relación entre la resistencia individual y la resistencia total es la misma que la relación entre la caída de voltaje individual y el voltaje de suministro total en un circuito divisor de voltaje. Esto se conoce como la fórmula del divisor de voltaje , y es un método abreviado para determinar la caída de voltaje en un circuito en serie sin pasar por los cálculos actuales de la Ley de Ohm.
Ejemplo de uso de la fórmula del divisor de voltaje
Con esta fórmula, podemos volver a analizar las caídas de voltaje del circuito de ejemplo en menos pasos:
Voltaje – Componentes divisorios
Los divisores de voltaje encuentran una amplia aplicación en los circuitos de medidores eléctricos, donde se usan combinaciones específicas de resistencias en serie para “dividir” un voltaje en proporciones precisas como parte de un dispositivo de medición de voltaje.
Potenciómetros como componentes de división de voltaje
Un dispositivo que se usa con frecuencia como componente de división de voltaje es el potenciómetro , que es una resistencia con un elemento móvil colocado por una perilla o palanca manual. El elemento móvil, típicamente llamado limpiaparabrisas , hace contacto con una tira de material resistiva (comúnmente llamada slidewire si está hecha de alambre de metal resistivo) en cualquier punto seleccionado por el manual control:
El contacto del limpiador es el símbolo de flecha hacia la izquierda dibujado en el medio del elemento de resistencia vertical. A medida que se mueve hacia arriba, entra en contacto con la tira resistiva más cerca del terminal 1 y más lejos del terminal 2, disminuyendo la resistencia al terminal 1 y aumentando la resistencia al terminal 2. A medida que se mueve hacia abajo, se produce el efecto contrario. La resistencia medida entre los terminales 1 y 2 es constante para cualquier posición de limpiaparabrisas.
Potenciómetros rotativos versus lineales
Aquí se muestran ilustraciones internas de dos tipos de potenciómetros, rotativo y lineal.
Potenciómetros lineales
Algunos potenciómetros lineales son accionados por el movimiento en línea recta de una palanca o botón deslizante. Otros, como el representado en la ilustración anterior, son accionados por un tornillo de giro para una capacidad de ajuste fino. Las últimas unidades a veces se denominan trimpots porque funcionan bien para aplicaciones que requieren una resistencia variable para “recortar” a un valor preciso. Cabe señalar que no todos los potenciómetros lineales tienen las mismas asignaciones de terminales que se muestran en esta ilustración. Con algunos, el terminal del limpiador está en el medio, entre los dos terminales finales.
Potenciómetro rotativo
La imagen a continuación muestra la construcción del cuerpo de un potenciómetro giratorio.
La siguiente fotografía muestra un potenciómetro giratorio real con limpiaparabrisas expuesto y alambre deslizante para una fácil visualización. El eje que mueve el limpiaparabrisas se ha girado casi completamente en el sentido de las agujas del reloj, de modo que el limpiador casi toca el extremo terminal izquierdo del alambre deslizante:
Aquí está el mismo potenciómetro con el eje del limpiador movido casi a la posición totalmente en sentido antihorario para que el limpiador esté cerca del otro extremo del recorrido:
Efectos de los ajustes en un potenciómetro en un circuito
Si se aplica un voltaje constante entre los terminales exteriores (a lo largo de la longitud del cable deslizante), la posición del limpiador extraerá una fracción del voltaje aplicado, medible entre el contacto del limpiador y cualquiera de los otros dos terminales. El valor fraccional depende completamente de la posición física del limpiador:
La importancia de la aplicación de potenciómetros
Al igual que el divisor de voltaje fijo, la relación de división de voltaje del potenciómetro es estrictamente una función de la resistencia y no de la magnitud del voltaje aplicado. En otras palabras, si la perilla o palanca del potenciómetro se mueve a la posición del 50 por ciento (centro exacto), el voltaje caído entre el limpiador y cualquier terminal exterior sería exactamente la mitad del voltaje aplicado, sin importar a qué voltaje ocurra. ser, o cuál es la resistencia de extremo a extremo del potenciómetro. En otras palabras, un potenciómetro funciona como un divisor de voltaje variable donde la relación de división de voltaje se establece por la posición del limpiador.
Esta aplicación del potenciómetro es un medio muy útil para obtener un voltaje variable de una fuente de voltaje fijo como una batería. Si un circuito que está construyendo requiere una cierta cantidad de voltaje que es menor que el valor del voltaje de una batería disponible, puede conectar los terminales externos de un potenciómetro a través de esa batería y “marcar” cualquier voltaje que necesite entre el potenciómetro limpiador y uno de los terminales externos para usar en su circuito:
Cuando se usa de esta manera, el nombre potenciómetro tiene mucho sentido: ellos miden (controlan) el potencial (voltaje) aplicado a través de ellos creando un relación divisor de voltaje variable. Este uso del potenciómetro de tres terminales como divisor de voltaje variable es muy popular en el diseño de circuitos.
Muestras de potenciómetros pequeños
Aquí se muestran varios potenciómetros pequeños del tipo comúnmente utilizado en equipos electrónicos de consumo y por aficionados y estudiantes en la construcción de circuitos:
Las unidades más pequeñas a la izquierda y a la derecha están diseñadas para conectarse a una placa de prueba sin soldadura o para soldarse a una placa de circuito impreso. Las unidades intermedias están diseñadas para montarse en un panel plano con cables soldados a cada uno de los tres terminales. Aquí hay tres potenciómetros más, más especializados que el conjunto que se acaba de mostrar:
La gran unidad “Helipot” es un potenciómetro de laboratorio diseñado para una conexión rápida y fácil a un circuito. La unidad en la esquina inferior izquierda de la fotografía es el mismo tipo de potenciómetro, solo que sin una caja o un dial de conteo de 10 vueltas. Ambos potenciómetros son unidades de precisión, que utilizan tiras de resistencia de pista helicoidal de múltiples vueltas y mecanismos de limpiaparabrisas para realizar pequeños ajustes. La unidad en la parte inferior derecha es un potenciómetro montado en panel, diseñado para un servicio rudo en aplicaciones industriales.
REVISIÓN:
- Proporción de circuitos en serie, o divide , el voltaje de suministro total entre caídas de voltaje individuales, las proporciones dependen estrictamente de las resistencias: ERn = ETotal (Rn / RTotal)
- Un potenciómetro es un componente de resistencia variable con tres puntos de conexión, utilizado con frecuencia como divisor de voltaje ajustable.
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