A unidade que podemos usar para medir a diferença de potencial em qualquer ponto é chamada de Volt . Um volt é uma diferença de potencial aplicada através da resistência de 1 ohm e resultará no fluxo de corrente elétrica do terminal superior para o terminal inferior.
As diferenças potenciais sempre fluem do valor potencial mais alto para o valor potencial mais baixo. Também podemos definir 1V como o potencial quando 1 Ampere de corrente é multiplicado por 1 ohm de resistência. Para descrever a diferença de potencial, é usada a fórmula da lei de Ohm, que é igual a V=IxR .
De acordo com a Lei de Ohm, a corrente nos circuitos lineares aumenta com o aumento da diferença de potencial. Um circuito com uma grande diferença de potencial entre dois pontos quaisquer resultará em um fluxo maior de corrente através desses dois pontos de um circuito.
Por exemplo, considere um resistor de 10 Ω e a tensão aplicada em sua extremidade é de 8V. Da mesma forma, a tensão na outra extremidade é 5V. Portanto, obteremos uma diferença de potencial de 3V (8V-5V) no terminal do resistor. Para encontrar a corrente no resistor, podemos usar a lei de Ohm. A corrente deste circuito seria 0,3A.
Se aumentarmos a tensão de 8V para 40V, a diferença de potencial do resistor passará a ser 40V – 5V = 35V. Isso resultará em 3,5A do fluxo de corrente. Quando a diferença de potencial através do resistor aumenta, também resultará em um aumento de corrente.
Para medir a tensão de qualquer ponto dentro de um circuito, temos que compará-la com o ponto de referência comum. Normalmente usamos o pino 0V ou terra como ponto de referência no circuito para medir a diferença de potencial.
Esboço rápido
- Qual é a diferença potencial
- Exemplo de diferença potencial
- Rede Divisora de Tensão
- Fórmula do divisor de tensão
- Exemplo de divisor de tensão
- Conclusão
Qual é a diferença potencial
A diferença de potencial, também conhecida como tensão, é um conceito central em eletricidade. Basicamente descreve a diferença de energia potencial elétrica entre dois pontos dentro de um circuito elétrico. A diferença de potencial entre dois pontos faz com que a carga se mova de um ponto de potencial mais alto para um ponto de potencial mais baixo. Isso resultará no fluxo de corrente elétrica. Medimos a diferença de potencial em volts (V), e é um fator crítico para determinar como a eletricidade se comporta num circuito e como funcionam os dispositivos elétricos.
Exemplo de diferença potencial
Na imagem, o potencial aplicado ao resistor em uma extremidade é de 10 V. O potencial na segunda extremidade do resistor é de 5 V.
Para calcular a diferença de potencial na extremidade do resistor, subtraia o potencial mais alto do mais baixo:
A diferença de potencial calculada através do resistor é de 5V.
A corrente no resistor é proporcional ao potencial aplicado. Se a diferença de potencial entre dois pontos quaisquer for maior, você verá um grande fluxo de corrente.
Use a lei de Ohm para encontrar a corrente.
Agora, aumente o potencial de 10V para 20V em uma extremidade do resistor e de 5V para 10V na outra extremidade. A diferença de potencial se tornará 10 V. Usando a lei de Ohm você pode encontrar a corrente através do resistor que é de 8 amperes.
A carga elétrica faz com que a corrente elétrica flua. Mas o potencial não se move nem flui fisicamente. O potencial é aplicado em quaisquer dois pontos específicos do circuito.
Para encontrar a tensão total do circuito, temos que somar todas as tensões conectadas no circuito em série. Isso significa que quando você tem resistores (EM 1 , EM 2 , e EM 3 ) conectados em série, basta somar suas tensões para encontrar a tensão total:
Por outro lado, quando você conecta resistores em paralelo, a tensão em cada resistor ou elemento permanece a mesma. Em paralelo, a tensão em cada resistor é igual e pode ser expressa como:
Rede Divisora de Tensão
Sabemos que se conectarmos vários resistores em série através de uma diferença de potencial, um novo circuito divisor de tensão Formará. Este circuito divide a tensão de alimentação entre os resistores em uma proporção específica. Cada resistor recebe uma parte da tensão relativa à sua resistência.
Este princípio do circuito divisor de tensão se aplica apenas a resistores conectados em série. Se conectarmos os resistores em paralelo, resultará em uma configuração completamente diferente, que é chamada de rede divisora atual.
Divisão de Tensão
O circuito fornecido explica o conceito fundamental de um circuito divisor de tensão. Neste circuito, diferentes resistores estão em série. Existem 4 resistores em série chamados R 1 , R 2 , R 3 , e R 4 . Todos esses resistores compartilham um ponto de referência comum que é igual a zero volts ou terra.
Quando você conecta resistores em série, a tensão de alimentação (EM S ) é distribuído em cada resistor. Você verá que cada resistor diminuirá algumas tensões. Isso significa que cada resistor recebe uma parte da tensão total.
A seguir, use a Lei de Ohm para expressar este circuito. De acordo com a definição da lei de Ohm, a corrente (I) que flui através de uma série de resistores é igual à tensão de alimentação (EM S ) dividido pela resistência total (R T ).
A expressão matemática da lei de Ohm é dada como
Agora use a lei de Ohm e simplesmente multiplique a corrente (EU) com a resistência (R) valor de cada resistor.
Onde EM representa a queda de tensão.
Depois de passar de um ponto a outro ao longo da série de resistores, a tensão em cada ponto aumenta à medida que você soma as quedas de tensão. Todas as somas individuais de queda de tensão são iguais à tensão de entrada do circuito (EM S ) .
Não é necessário encontrar a corrente total do circuito para encontrar a tensão num ponto específico. Você pode usar uma fórmula simples para calcular a queda de tensão em qualquer ponto, considerando a resistência do resistor e a corrente que flui através dele. Isso simplifica a análise do circuito e ajuda a entender como a tensão é distribuída dentro do circuito.
Fórmula do divisor de tensão
Na fórmula acima, V(x) representa a tensão e R(x) é igual à resistência produzida por esta tensão. O símbolo RT denota a resistência total em série dos resistores e VS é a tensão de alimentação.
Fórmula do divisor de tensão
Considere o circuito abaixo para encontrar a tensão de saída do circuito em R2 usando a regra do divisor de tensão.
Neste circuito, o V em denota a tensão de alimentação. É a corrente que flui através do circuito. Esta corrente flui em ambas as direções.
Vamos considerar EM R1 e EM R2 ser a queda de tensão de R 1 e R 2 . Como os resistores fornecidos estão conectados em série, a tensão de entrada V EM do circuito será igual à soma de todas as tensões individuais que caem contra cada resistor.
Para calcular a queda de tensão individual em cada resistor, use a equação da lei de Ohm:
Da mesma forma, para o resistor R 2
Na imagem, podemos ver que a tensão em R 2 é V FORA . Esta tensão de saída pode ser dada como:
A partir da equação acima, podemos calcular a tensão de entrada V EM .
Para calcular a corrente total em termos de V fora tensão, use o V acima fora equação.
Então o V fora equação se tornará:
Agora considere um circuito múltiplo divisor de tensão que contém múltiplas saídas através dos resistores.
A equação de saída se tornará:
Aqui, na equação acima, o EM X é a tensão de saída.
R X é a soma de todos os resistores conectados no circuito.
Os possíveis valores de R X são:
Se EM representa a tensão de alimentação. Então as possíveis tensões de saída são dadas como:
A partir das equações acima, podemos concluir que a queda de tensão nos resistores conectados em série é proporcional ao valor ou magnitude do resistor. De acordo com a lei das tensões de Kirchhoff, a queda de tensão em todos os resistores deve ser igual à tensão de entrada da fonte.
Portanto, você pode encontrar a queda de tensão dos resistores usando a fórmula do divisor de tensão.
Exemplo de divisor de tensão
Considere um circuito divisor de tensão com três resistores em série, produzindo duas tensões de saída a partir de um 240 V fornecer. Os valores de resistência são os seguintes:
- R1 = 10Ω
- R2 = 20Ω
- R3 = 30Ω
A resistência equivalente do circuito é calculada como:
Agora, as duas tensões de saída são determinadas da seguinte forma:
A corrente no circuito é dada por:
Portanto, as quedas de tensão em cada resistor são as seguintes:
Conclusão
Um divisor de tensão é um circuito passivo fundamental usado em eletrônica. Este circuito pode reduzir a tensão de saída em relação à tensão de entrada. Você pode conseguir essa redução de tensão depois de conectar múltiplas resistências em série. O valor da resistência depende do valor da queda de tensão que você deseja alcançar. Esses resistores criarão uma fração de tensão fixa determinada pelas relações dos resistores.
Os resistores são elementos importantes do circuito, pois podem limitar a tensão do circuito de acordo com a Lei de Ohm. Os resistores em série têm uma corrente constante em cada resistor. Você pode calcular e manter uma tensão constante ao projetar circuitos eletrônicos com a ajuda de uma fórmula do divisor de tensão.