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28/02/2017 1/24 Divisores de Tensão e Corrente Engenharia Elétrica Circuitos Elétricos 2017.1 Natal, Prof. Jan Erik, Msc. 28/02/2017 2/24 Divisores de tensão 28/02/2017 3/24 Divisores de tensão Os Circuitos divisores de tensão fornecem em sua saída uma tensão ou uma corrente com valor menor que o de entrada. A figura abaixo apresenta um circuito divisor de tensão básico. A tensão de entrada U é aplicada nos terminais 1 e 2. A tensão de saída VS0 é obtida entre os terminais 3 e 2, sendo este último comum para a entrada e para a saída 28/02/2017 4/24 Divisores de tensão Divisor de tensão sem carga Nessa situação, nenhuma carga (resistência) é conectada aos terminais 3 e 2 da saída. A divisão de tensão pode ser feita com tensão de saída constante ou variável. 𝐑𝐓 = 𝐑𝟏 + 𝐑𝟐 A resistência total da associação em série de R1 e R2 vale: A corrente I que passa pelos resistores é obtida pela lei de Ohm: 𝐈 = 𝐔 𝐑𝐓 = 𝐔 𝐑𝟏 + 𝐑𝟐 Como a tensão de saída VS0 é a tensão sobre o resistor R2, podemos obtê-la pela lei de Ohm: VSO = VR2 = R2I = R2 U R1 + R2 → 𝐕𝐒𝐎 = 𝐔 𝐑𝟐 𝐑𝟏 + 𝐑𝟐 28/02/2017 5/24 Divisores de tensão Exemplo Determine as resistências do circuito divisor de tensão de modo a obter a tensão de saída em vazio de 18 V, sabendo que a resistência total do circuito vista da fonte (R1 + R2) é de 6 kW e a tensão de entrada é de 24 V. 28/02/2017 6/24 Divisores de tensão Divisor de tensão sem carga Uma prática comum nos divisores de tensão e usa o potenciômetro para regular a tensão em uma carga desejada qualquer. Abaixo tem algumas disposições de como pode ser usado. a) A tensão varia entre 0 e U. b) tensão variável com limite superior ou inferior 28/02/2017 7/24 Divisores de tensão Divisor de tensão com carga Consiste em acrescentar à saída de um dos circuitos anteriores uma carga denominada RL. A tensão de saída com carga VS é menor que os valores VS0 anteriormente calculados sem a inserção de carga. Tem-se um novo divisor de tensão com resistor superior de valor R1 e resistor inferior de valor R2, dado por: R′2 = R2RL R2 + RL A tensão de saída VS pode ser facilmente calculada pela fórmula do divisor de tensão se carga: RT = R1 + R2RL R2 + RL A resistência total vista entre os terminais 1 e 2 valerá: 𝑽𝑺 = 𝑼 𝑹𝟐𝑹𝑳 𝑹𝟏𝑹𝟐 + 𝑹𝟏𝑹𝑳 + 𝑹𝟐𝑹𝑳 28/02/2017 8/24 Divisores de tensão Exemplo Determine a tensão de saída VS no circuito da figura abaixo para os seguintes valores de RL: a) 30KΩ b)100KΩ c) ∞Ω 28/02/2017 9/24 Circuitos divisores de Corrente 28/02/2017 10/24 Divisores de corrente Vamos analisar aqui apenas a situação do divisor de corrente fixo. Calculam-se a seguir as correntes I1 e I2 em função da corrente total I e das resistências R1 e R2, mostradas na figura baixo. Aplicando a lei de Ohm, obtêm-se as correntes I1 e I2 sobre os resistores R1 e R2. Como estão associados em paralelo, eles ficam submetidos à mesma tensão U. 𝐈𝟏 = 𝐔 𝐑𝟏 𝐈𝟐 = 𝐔 𝐑𝟐 28/02/2017 11/24 Aplicações de divisores de tensão e corrente Os circuitos divisores de tensão são largamente empregados em circuitos eletroeletrônicos quando se deseja obter tensões menores do que a disponível. Alguns exemplos incluem: os voltímetros, que permitem que um instrumento de baixa tensão possa medir tensões de elevada amplitude; a obtenção de tensão de alimentação mais baixa por meio de uma fonte de tensão elevada. Esse é o princípio dos reguladores lineares, amplamente utilizados em fontes de circuitos eletrônicos; o controle de volume de um rádio, permitindo que se varie a amplitude do sinal de saída de zero até o valor máximo. Um exemplo de aplicação de divisor de corrente é o amperímetro, no qual se associa um galvanômetro (instrumento capaz de medir pequenas correntes) a um divisor de corrente, a fim de realizar a medida de elevadas amplitudes de corrente. 28/02/2017 12/24 Introdução MultiSim 28/02/2017 13/24 MultSim O Multisim é um simulador eletrônico, que permite construir e simular circuitos eletrônicos dentro da área analógica e digital. Vantagens em utilizar o MultiSim: O Multisim integra a visualização esquemática com a simulação; Laboratório de eletrônica virtual; Explora os comportamentos dos circuitos eletrônicos com instrumentos virtuais originais; Incentiva a habilidade de pesquisa de erros. Realça o aprendizado. 28/02/2017 14/24 MultSim 28/02/2017 15/24 MultSim Barra Geral de Componentes Alternativa Teclas de atalho <CTRL+W> Seleciona qual Grupo de Componentes 28/02/2017 16/24 MultSim 28/02/2017 17/24 MultSim Instrumento virtual Instrumento virtual original TEKTRONIX 28/02/2017 18/24 MultSim Exemplo O circuito a ser simulado é mostrado abaixo: 28/02/2017 19/24 MultSim Colocando componentes Barra Geral de Componentes <CTRL+W> Resistor: Group Basic, Family RESISTOR Fonte: Group Souces, Family POWER SOURCES 28/02/2017 20/24 MultSim Ligação entre componentes Movimente o cursor do mouse até o terminal que você deseja conectar. Quando surgir um ponto cheio no terminal, pressione o botão esquerdo do mouse. Leve-o até o próximo terminal, e quando surgir outro ponto cheio, pressione o botão esquerdo do mouse novamente para completar a ligação. 28/02/2017 21/24 MultSim Incorporando instrumentos de medição 28/02/2017 22/24 MultSim Simulação Simular <F5> 28/02/2017 23/24 Prática Laboratório 28/02/2017 24/24 MultSim Divisor de tensão Observando o circuito abaixo faça: 1. Com a ajuda de uma fonte varável monte o circuito abaixo (divisor de tensão). Calcule qual será a tensão VDC sobre R2. 2. Agora, utilizando um potenciômetro no lugar de R1, ajuste-o de tal forma a garantir uma tensão de 7,0 VDC sobre R2. 3. Depois monte e simule os dois circuitos no MultiSim 4. Agora, coloque uma carga de 1k Ohm no circuito divisor de tensão e calcule a tensão sobre RL. Monte também o circuito no MultiSim e compare com o calculo.
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