1. Circuite divizoare de tensiune

Acasă » Curent continuu » 06 - Circuite divizoare şi legile lui Kirchhoff

Analiza unui circuit serie simplu (divizor de tensiune)

Să analizăm un circuit electric serie simplu, determinând căderile de tensiune pe fiecare rezistor în parte.

Vom introduce valorile cunoscute precum şi cele ce le vom afla prin aplicarea formulelor într-un tabel ce cuprinde tensiunea (E), curentul (I) şi rezistenţa (R), precum şi suma acestora în întreg circuitul. Valorile sunt exprimate in volţi (V), amperi (A), respectiv ohmi (Ω).

Folosind valorile individuale ale rezistenţelor, putem determina valoarea rezistenţei totale din circuit, cunoscând că valoarea totală este suma rezistenţelor individuale în cazul circuitelor serie.

De aici, putem folosi legea lui Ohm (I = E / R) pentru determinarea valorii totale a curentului, ce va fi aceeaşi cu valoarea curentului prin fiecare rezistor, curenţii fiind egali în toate componentele într-un circuit serie.

Căderea de tensiune pe fiecare rezistor este direct proporţională cu rezistenţa sa

Cunoscând valoarea curentului (2 mA), putem folosi legea lui Ohm (E = IR) pentru calcularea căderilor de tensiune pe fiecare rezistor în parte.

Putem observa că valoarea căderilor de tensiune pe fiecare rezistor este proporţională cu rezistenţa, datorită faptului că valoarea curentului este aceeaşi prin toţi rezistorii (circuit serie). De asemenea, căderea de tensiune pe rezistorul R₂ este dublă faţă de căderea de tensiunea pe rezistorul R₁, la fel precum rezistenţa R₂ este dublă faţă de rezistenţa R₁.

Dacă ar fi să modificăm valoarea totală a tensiunii din circuit, vom vedea că proporţionalitatea a căderilor de tensiune rămâne constantă.

Căderea de tensiune pe R₂ este în continuare exact dublul căderii de pe R₁, în ciuda modificării tensiunii sursei. Proporţionalitatea căderilor de tensiune este strict în funcţie de valoarea rezistenţelor.

Devine aparent faptul că pe fiecare rezistor, căderea de tensiunea este o fracţiune fixă din valoarea tensiunii totale a sursei. Tensiunea pe R₁ de exemplu, era 10 volţi atunci când valoarea tensiunii sursei era de 45 de volţi. Atunci când am crescut tensiunea bateriei până la 180 de volţi (de 4 ori mai mult), căderea de tensiune pe R₁ a crescut de asemenea de 4 ori (de la 10 la 40 de volţi). Raportul dintre căderea de tensiune pe R₁ şi căderea de tensiune totală a rămas acelaşi:

De asemenea, nici raporturile dintre căderile de tensiune pe celelalte două rezistenţe şi tensiunea totală a bateriei nu s-au modificat:

Formula divizorului de tensiune

Din această cauză, un circuit serie poartă adesea numele de divizor de tensiune, pentru abilitatea sa de divizare a tensiunii totale în fracţii proporţionale cu o valoare constantă. Matematic, aceasta se poate exprima astfel:

În cadrul unui circuit divizor de tensiune, raportul dintre rezistenţele individuale şi cea totală este acelaşi ca şi raportul dintre căderile de tensiune individuale şi tensiunea totală a sursei. Această formulă poartă denumirea de formula divizorului de tensiune, şi este o metodă mai rapidă de aflare a căderilor de tensiune într-un circuit serie faţa de folosirea repetată a legii lui Ohm

Reanalizarea circuitului

Folosind această formulă, putem reanaliza circuitul de mai sus folosind mai puţini paşi:

Aplicaţii

Circuitele divizoare de tensiune se folosesc acolo unde o combinaţie specifică de rezistori serie este folosită pentru a „diviza” tensiunea în cantităţi precise (în cazul aparatelor de măsură, de exemplu).