Divisor de tensão para resistores, capacitores e indutores

Para obter um valor de tensão fixo igual a uma fração do valor inicial, divisores de tensão são usados ​​em circuitos elétricos. Os divisores de tensão podem consistir em dois ou mais elementos, que podem ser resistores ou reatâncias (capacitores ou indutores).

Divisor de tensão - uma combinação de resistências, usada para dividir a tensão de entrada em partes.

Na sua forma mais simples, o divisor de tensão é representado por um par de seções do circuito elétrico conectado em série um com o outro, que são chamados de ombros do divisor. O braço superior é a seção localizada entre o ponto de tensão positiva e o ponto de conexão selecionado das seções, e o braço inferior é a seção entre o ponto de conexão (ponto selecionado, ponto zero) e o fio comum.

Divisores de tensão do resistor

Obviamente, os divisores de tensão podem ser usados ​​tanto em circuitos de corrente contínua quanto em circuitos de corrente alternada. Os divisores de resistores são adequados para ambos os circuitos, mas são usados ​​apenas em circuitos de baixa tensão. Para alimentar os dispositivos, divisores de tensão nos resistores não são usados.

Na sua forma mais simples, um divisor de tensão resistivo consiste em apenas pares de resistoresconectado em série. A tensão divisível é fornecida ao divisor, como resultado, uma certa fração dessa tensão é proporcional ao valor do resistor em cada resistor. A soma da tensão cai aqui é igual à tensão fornecida ao divisor.

De acordo com a lei de Ohm para uma seção de um circuito elétrico, em cada resistor a queda de tensão será diretamente proporcional à corrente e ao valor da resistência do resistor. E de acordo com a primeira regra de Kirchhoff, a corrente nesse circuito será a mesma em todos os lugares. Portanto, para cada resistor haverá quedas de tensão:

E a tensão nas extremidades do circuito será igual a:

E a corrente no circuito divisor será:

Agora, se substituirmos a expressão corrente pelas fórmulas para a queda de tensão nos resistores, obteremos as fórmulas para encontrar os valores de tensão em cada um dos resistores do divisor:

Selecionando os valores das resistências R1 e R2, você pode selecionar qualquer parte de toda a tensão de entrada. No caso em que a tensão precisa ser dividida em várias partes, várias resistências são conectadas em série com a fonte de tensão.

Usando um divisor de tensão em resistores para vários propósitos, é importante entender que a carga acoplada a um dos braços do divisor, seja um dispositivo de medição ou qualquer outra coisa, deve ter sua própria resistência muito maior que a resistência total dos resistores que formam o divisor. Caso contrário, a própria resistência de carga deve ser levada em consideração nos cálculos, sendo considerada paralela ao resistor de ombro, que faz parte do divisor.

Exemplo: existe uma fonte de tensão DC de 5 volts, é necessário selecionar resistores para um divisor de tensão, a fim de remover um sinal de medição de 2 volts do divisor. A energia permitida dissipada no divisor não deve exceder 0,02 watts.

Solução: Seja a potência máxima dissipada pelo divisor de 0,02 W, então encontraremos a resistência total mínima do divisor a 5 volts da lei de Ohm, que resultará em 1250 Ohms. Seja 1,47 kOhm a resistência total do divisor escolhido por nós, então 2 volts cairá a 588 ohms. Escolhemos um resistor constante a 470 ohms e uma variável a 1 kOhm. Defina o resistor variável para 588 ohms.

Os resistores divisores de tensão são hoje amplamente utilizados em circuitos eletrônicos.Nestes esquemas, os valores dos resistores para os divisores são selecionados com base nos parâmetros dos elementos ativos dos circuitos. Como regra, os divisores estão nos circuitos de medição dos circuitos, nos circuitos de realimentação dos conversores de tensão, etc. O menos dessas soluções é que os resistores dissipam a energia em si mesmos na forma de calor; no entanto, a conveniência justifica essas pequenas perdas de energia.

Divisores de tensão do capacitor

Em circuitos de corrente alternada, em circuitos de alta tensão, divisores de tensão são usados ​​em capacitores. Ele usa a natureza reativa da resistência do capacitor nos circuitos CA. A magnitude da reatância de um capacitor em um circuito de corrente alternada depende da capacitância do capacitor e da frequência da tensão. Aqui está a fórmula para encontrar essa resistência:

A fórmula indica que quanto maior a capacidade elétrica do capacitor - menor a resistência reativa (capacitiva) e maior a frequência - menor a reatância. Esses divisores são usados ​​na medição de circuitos de circuitos CA, as quedas de tensão nos ombros são consideradas semelhantes ao caso com resistências ativas constantes (resistores, veja acima).

A vantagem dos capacitores usados ​​nos divisores é que a dissipação de energia na forma de calor é mínima e depende apenas da qualidade do dielétrico.

Divisor de tensão do indutor

O divisor de tensão indutivo é outro tipo de divisor usado na medição de eletrônicos de corrente alternada, especialmente em circuitos de baixa tensão que operam em altas frequências. A resistência das bobinas à corrente alternada de alta frequência é principalmente reativa (indutiva) por natureza, sendo encontrada pela fórmula:

A fórmula indica que, quanto maior a indutância e maior a frequência, maior a resistência da bobina à corrente alternada. É importante entender que o fio da bobina possui uma resistência ativa; portanto, a energia dissipada na forma de calor, característica do divisor nos indutores, é muito maior do que a dos divisores nos capacitores.

Nos eletrônicos amadores, os divisores de tensão são frequentemente usados. ao conectar sensores analógicos aos módulos Arduino.