O divisor de tensão ou divisor de tensão consiste em uma associação de resistores ou impedâncias em série conectadas a uma fonte. Desta forma, a voltagem V fornecida pela fonte - tensão de entrada - é distribuída proporcionalmente em cada elemento, de acordo com a lei de Ohm:
Veu = I.Zeu.
Onde Veu é a voltagem através do elemento do circuito, I é a corrente fluindo através dele e Zeu a impedância correspondente.
Ao dispor a fonte e os elementos em circuito fechado, deve-se cumprir a segunda lei de Kirchhoff, que afirma que a soma de todas as quedas e subidas de tensão é igual a 0.
Por exemplo, se o circuito a ser considerado é puramente resistivo e uma fonte de 12 volts está disponível, simplesmente colocando dois resistores idênticos em série com a referida fonte, a tensão será dividida: cada resistência terá 6 Volts. E com três resistores idênticos, 4 V é obtido em cada um.
Como a fonte representa um aumento de tensão, então V = +12 V. E em cada resistor há quedas de tensão que são representadas por sinais negativos: - 6 V e - 6 V respectivamente. É fácil ver que a segunda lei de Kirchoff foi cumprida:
+12 V - 6 V - 6 V = 0 V
É daí que vem o nome de divisor de tensão, porque através de resistores em série, tensões mais baixas podem ser facilmente obtidas a partir de uma fonte com uma tensão maior.
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Vamos continuar considerando um circuito puramente resistivo. Sabemos que a corrente I que passa por um circuito de resistores em série conectados a uma fonte conforme mostrado na figura 1, é a mesma. E de acordo com a lei de Ohm e a segunda lei de Kirchoff:
V = IR1 + IRdois + IR3 +… IReu
Onde R1, Rdois… Reu representa cada resistência em série do circuito. Portanto:
V = I ∑ Reu
Então, a corrente acabou sendo:
I = V / ∑ Reu
Agora vamos calcular a tensão em um dos resistores, o resistor Reu por exemplo:
Veu = (V / ∑ Reu) Reu
A equação anterior foi reescrita da seguinte forma e temos a regra do divisor de tensão pronta para uma bateria e N resistores em série:
Se tivermos um circuito divisor de tensão com 2 resistores, a equação acima se torna:
E no caso especial onde R1 = Rdois, Veu = V / 2, independente da corrente, conforme afirmado no início. Este é o divisor de tensão mais simples de todos.
Na figura a seguir está o diagrama deste divisor, onde V, a tensão de entrada, é simbolizado como Vdentro, e Veu é a tensão obtida pela divisão da tensão entre os resistores R1 e Rdois.
A regra do divisor de tensão será aplicada em dois circuitos resistivos para obter tensões mais baixas.
Uma fonte de 12 V está disponível, que deve ser dividida em 7 V e 5 V por meio de dois resistores R1 e Rdois. Existe uma resistência fixa de 100 Ω e uma resistência variável cujo intervalo está entre 0 e 1kΩ. Quais opções existem para configurar o circuito e definir o valor do resistor Rdois?
Para resolver este exercício, a regra do divisor de tensão para dois resistores será usada:
Suponha que R1 é a resistência encontrada em uma tensão de 7 V e aí a resistência fixa R é colocada1 = 100 Ω
A resistência desconhecida Rdois deve estar a 5 V:
E R1 a 7 V:
5 (Rdois +100) = 12 Rdois
500 = 7 Rdois
Rdois = 71,43 Ω
Da mesma forma, você pode usar a outra equação para obter o mesmo valor, ou substituir o resultado obtido para verificar a igualdade.
Se agora a resistência fixa é colocada como Rdois, então será R1 está em 7 V:
5 (100 + R1) = 100 x 12
500 + 5R1 = 1200
R1 = 140 Ω
Da mesma forma, é possível verificar que esse valor satisfaz a segunda equação. Ambos os valores estão na faixa de resistência variável, portanto, é possível implementar o circuito solicitado em ambas as formas.
Um voltímetro de corrente contínua DC para medir tensões em uma certa faixa, é baseado no divisor de tensão. Para construir esse voltímetro, um galvanômetro é necessário, por exemplo, D'Arsonval's.
É um medidor que detecta correntes elétricas, equipado com uma escala graduada e uma agulha indicadora. Existem muitos modelos de galvanômetros, o da figura é muito simples, com dois terminais de conexão que estão na parte traseira..
O galvanômetro possui uma resistência interna RG, que tolera apenas uma pequena corrente, chamada corrente máxima IG. Consequentemente, a tensão no galvanômetro é Vm = EuGRG.
Para medir qualquer tensão, o voltímetro é colocado em paralelo com o elemento a ser medido e sua resistência interna deve ser grande o suficiente para não extrair corrente do circuito, caso contrário, ele irá alterá-la..
Se quisermos usar o galvanômetro como medidor, a tensão a ser medida não deve ultrapassar o máximo permitido, que é a máxima deflexão da agulha que o dispositivo possui. Mas assumimos que Vm é pequeno, pois euG e RG eles são.
No entanto, quando o galvanômetro é conectado em série com outro resistor RS, ligar resistência limitante, podemos estender a faixa de medição do galvanômetro do pequeno Vm até uma certa tensão mais alta ε. Quando esta tensão é alcançada, a agulha do instrumento experimenta deflexão máxima.
O esquema de design é o seguinte:
Na figura 4 à esquerda, G é o galvanômetro e R é qualquer resistência sobre a qual você deseja medir a tensão Vx.
A figura à direita mostra como o circuito com G, RG e RS é equivalente a um voltímetro, que é colocado em paralelo à resistência R.
Por exemplo, suponha que a resistência interna do galvanômetro seja RG = 50 Ω e a corrente máxima que ele suporta é IG = 1 mA, a resistência limite RS para o voltímetro construído com este galvanômetro para medir uma tensão máxima de 1 V é calculada da seguinte forma:
euG (RS + RG) = 1 V
RS = (1 V / 1 x 10-3 A) - RG
RS = 1000 Ω - 50 Ω = 950 Ω
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