DIVISOR DE TENSIÓN
DIVISOR DE TENSIÓN
1. OBJETIVOS
1. OBJETIVOS
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disponible. disponible. •
• Si se conecta una carga al divisor de tensión (resistenciaSi se conecta una carga al divisor de tensión (resistencia de c
de cararga ga ), s), se hae habrá brá sosomemetitido a do a cacargargar el r el didivivisosor der de tensión.
tensión.
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• El circuito puente se compone de la conexión en paraleloEl circuito puente se compone de la conexión en paralelo
de dos divisores de tensión. de dos divisores de tensión.
2. MATERIALES
2. MATERIALES
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Para ra eseste te exexpeperirimmenento to ususaamomos s tatarjrjeteta a ininsesertrtaabblele UniTr@in de Divisor de tensión, SO4201-6E.
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TENSIÓN
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I.Divisor de tensión libre de carga
I.Divisor de tensión libre de carga
En la tecnología de medición , a menudo es necesario En la tecnología de medición , a menudo es necesario de
deririvavar r pepequequeñañas s tetensnsioiones nes a a papartirtir r de de una una tetensinsiónón disponible .Esto es posible por medio de un divisor de disponible .Esto es posible por medio de un divisor de tensión .Un divisor de tensión ,como se muestra en la tensión .Un divisor de tensión ,como se muestra en la imagen
imagen siguiente, siguiente, se se compone compone de de dos dos resistencias resistencias yy conectadas en serie.
conectadas en serie.
En los bornes externos se aplica la En los bornes externos se aplica la
tensión de alimentación U, la cual se divide en las tensiones y . De acuerdo con la ley de división de tensión, es válido:
La intensidad de corriente en el divisor de tensión, de acuerdo con la ley de Ohm, tiene el siguiente valor:
;
Y la caída de tensión en las dos resistencias es igual a:
Si e introducen los valores calculados de intensidad de corriente en estas dos ecuaciones, se obtiene la siguiente ecuación para ambas divisiones de tensión:
Estas ecuaciones son validas, si no se toma corriente del divisor de tensión, esto es, si se encuentra libre de carga.
II.Divisor de tensión con carga
Si se conecta una carga al divisor de tensión (en la imagen siguiente se muestra una resistencia de carga
), se habrá sometido a cargar el divisor de tensión .A través de la resistencia de carga circula la corriente de carga y, a través de la resistencia , la componente transversal de corriente .A través de fluye la suma de estas dos corrientes .La componente transversal de corriente genera pérdidas de calor en .
En el caso de los divisores de tensión libres de carga, la tensión de es proporcional a la relación que existe entre y la resistencia total .En el caso de los divisores de tensión sometidos a carga , este no es el caso puesto que se obtiene una característica mas o menos curvada ,que se diferencia más fuertemente de la característica lineal del divisor de tensión sin carga, mientras menor sea la resistencia de carga, en función de la resistencia total de este último, esto es ,
mientras mayor sea la corriente de carga en función de la componente transversal de corriente, Esto se debe a que el divisor de tensión sometido a carga se compone del circuito en serie y del circuito en paralelo de y
.La resistencia de compensación * de este circuito en paralelo se puede calcular de la siguiente manera:
Por tanto, para la tensión de carga del divisor de tensión es válido:
El divisor de tensión de carga se obtiene aquí permitiendo que la resistencia de carga se aproxime al infinito. En cada uno de estos dos casos se puede despreciar la resistencia en relación a
se puede abreviar y se obtiene la ecuación ya encontrada en el párrafo anterior para el divisor de tensión libre de carga. La tensión de carga del divisor de tensión sometido a ellas es, por tanto, siempre menor que en el caso de que no exista carga(marcha en vacio)
Las corrientes e se pueden calcular si se conoce el valor de por medio de la ley de Ohm; la corriente total I se obtiene por medio de la suma de estas dos corrientes.
Experimento: Divisor de tensión
En el siguiente experimento se deben analizar dos divisores de tensión diferentes en lo relativo a las divisiones de tensión con carga.
Montamos el siguiente circuito experimental mostrado a continuación:
Abrimos los instrumentos voltímetro A y voltímetro B y seleccionamos lso ajustes que se muestran en las tablas
Ajustes del voltímetro A Rango de medici ón 20 V DC Modo de operació n AV
Ajustes del voltímetro B Rango de medició n 10 V DC Modo de operació n AV
Calcule para el divisor de tensión de la izquierda y la tensión de alimentación dada de 15 V ,las tensiones parciales (tensión en ) y (tensión en ) con ausencia de carga (el conector puente no esta insertado)Los valores de resistencia son y
.Anote los valores obtenidos en la siguiente tabla 1.
Ahora mida las tensiones parciales por medio de los voltímetros A y B y anote igualmente los valores medidos en la tabla1. TABLA1: Divisor de tensión de la izquierda Divisor de tensión de la derecha Relación de División(sin carga) Sin carga(calculo ) 10.8/15=0 .72 3.5/15=0.21 10.8/15=0.72 3.5/15=0.21 Con carga (medición)
11.5/15=7
.7 2.8/15=0.19 11.5/15=7.7 2.8/15=0.19
12/15=0.8 2.3/15=0.1
5 12/15=0.8 2.3/15=0.15
Insertamos el conector puente .En las dos resistencias y , de , se obtiene ahora una resistencia de carga de .Mida y
nuevamente, con esta carga, y anote los valores medidos en la tabla. Inserte el conector puente , para cortocircuitar la carga y , de esta manera , reducir la resistencia de carga a .Vuelva a medir las tensiones parciales y anote los resultados en la tabla.
4. PROCEDIMIENTO
Repita todas las mediciones realizadas, en primer lugar, para el divisor sin carga y luego para ambos casos con presencia de carga, esto es
y .
1. ¿Qué relación de tensión U1:U2 poseen los divisores de tensión con ausencia de carga?
d) Ambos poseen una relación de 3:1
2. ¿Cuál es la respuesta de los divisores de tensión ante la carga? Son posibles varias respuestas.
a) La tensión del componente que no recibe carga aumenta.
d) En función de la carga introducida, disminuye la
tensión del componente que la recibe y la relación entre los divisores varía.
3. ¿De qué manera influye el valor de la resistencia de carga sobre la tensión de salida (tensión de carga) del divisor?
b) Mientras menor sea la resistencia de carga, menor será la tensión de salida.
4. Compare los resultados del divisor de tensión de la izquierda con los del de la derecha. ¿Qué observa? a) En cuanto a la carga, la variación de la tensión de salida del divisor de la izquierda es mayor que la del de la derecha.
c) Las resistencias de carga en el orden de magnitud de las resistencias de los divisores producen una caída
relativamente grande de la tensión de salida.
d) Las resistencias muy pequeñas (en relación con las resistencias de los divisores) producen una caída
relativamente grande de la tensión de salida.
e) Las resistencias muy grandes (en relación con las resistencias de los divisores) producen una caída relativamente pequeña de la tensión de salida. APLICACIONES DEL PUENTE DE WHEATSTONE
1. Se utiliza en los sistemas de distribución de energía
eléctrica donde se lo utiliza para detectar roturas o fallas en las líneas de distribución.
2. Un Pt100 es un sensor de temperatura. Consiste en un alambre de platino que a 0 °C tiene 100 ohm y que al aumentar la
temperatura aumenta su resistencia eléctrica. El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y característico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la quecorresponde.Un Pt100 es un tipo particular de RTD (Dispositivo Termo Resistivo) Normalmente las Pt100 industriales se consiguen encapsuladas en la misma forma que las termocuplas,es decir dentro de un tubo de acero inoxidable u otro material (vaina), en un extremo está el elemento sensible (alambre de platino) y en el otro está el terminal eléctrico de los cables protegido dentro de una caja redonda de aluminio (Cabezal).
