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Divisor de tensão com carga
OBJETIVOS:
a) observar os efeitos causados por uma carga em um circuito divisor de tensão;
b) aprender a calcular a distribuição de tensão na rede de resistores em um divisor de tensão com carga.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Os circuitos divisores de tensão estudados até agora não eram destinados a fornecer corrente para uma carga. A única corrente existente era a da própria malha de resistores ou corrente de linha.
Aqueles tipos de divisores de tensão tem aplicações muito restritas, pois, em Eletrônica, são amplamente utilizados os circuitos como "fontes de alimentação", isto é, devem ser capazes de fornecer tensão a uma carga que absorve corrente.
A corrente absorvida pela carga, em um divisor de tensão, altera a corrente da malha dos resistores divisores, modificando portanto, as relações matemáticas já estudadas no divisor de tensão sem carga.
Analisemos o circuito mostrado na figura 1, chamando I (^) T a corrente fornecida pelo gerador, Id a corrente de drenagem e I (^) L a corrente absorvida pela carga.
A carga será simbolizada por RL e a tensão nela existente é V (^) L coincidente com V (^) AC.
No ponto C, temos:
A tensão V (^) AC será dada por:
onde concluímos que:
Podemos escrever a tensão VAC assim:
Concluímos então que a corrente total será:
Chamando V (^) AC de V (^) L e substituindo, [II] e [III] em [I], temos:
onde, isolando VL ,resulta:
escrevendo:
resulta:
O gráfico da figura 2 é formado por uma reta com o coeficiente linear EO e o coeficiente angular ro. Esse gráfico é muito importante e recebe o nome de característica do divisor de tensão com carga.
Para determinarmos essa característica, basta calcularmos dois pontos. O primeiro deles é obtido fazendo IL = 0 e o segundo fazendo VL = 0.
Para I (^) L = 0, da fórmula [VI] obtemos:
Para VL = 0, resulta da fórmula [VI]:
O segundo ponto indica qual a máxima corrente que o divisor pode fornecer para a carga. É denominado de corrente de curto-circuito, simbolizado por I (^) CC.
Analisemos o gráfico da figura 3:
Analisemos a seguinte situação:
Qual deve ser o valor de uma carga para "puxar" uma determinada corrente do divisor? Nessas condições, qual a tensão na carga?
Em vez de usarmos a fórmula [V], marcamos, na característica do divisor (gráfico da figura 3), o valor da corrente I (^) L e obtemos o ponto "Q" ; a partir desse ponto, obtemos a tensão VL.
Ligando os pontos O e Q e calculando a tangente de , teremos o valor da resistência de carga.
Trata-se pois de uma operação que determina o valor da resistência de carga pelo método gráfico.
PARTE PRÁTICA
MATERIAIS NECESSÁRIOS
1- Módulo de ensaios ETT- 1- Multímetro analógico ou digital
1- Execute a fiação do circuito da figura 4.
2- A tensão E é uma tensão disponível no módulo de ensaios.
3- Meça a tensão E e anote na tabela 1.
4- Com SW1 aberta, meça e anote na tabela 1 a corrente I (^) d e a tensão V (^) AC. Com Sw (^1) aberta, teremos IL = 0.
5- Ligue Sw 1 e ajuste P2 para uma corrente de carga ( I (^) L ) de 2mA. Meça I (^) d e V (^) AC e anote na tabela 1. 6- Desligue Sw 1 e meça a resistência da carga RL (P2). Anote o valor na tabela 1.
7- Repita os passos 5 e 6 para as correntes de 4mA , 6mA, 8mA e 10mA, completando assim a tabela 1.
Tabela 1: medidas
E(V) I (^) L (mA) Id (mA) V (^) AC(V) RL (F 05 7 )
0 s/anotação 2 4 6 8 10
8- Utilizando as fórmulas apresentadas nesta experiência, calcule a corrente I (^) d, a tensão VAC e R (^) L , anotando esses valores na tabela 2.
Utilize para os cálculos a tensão E medida no módulo de ensaios. Apresente os cálculos.
Tabela 2: cálculos
E(V) I (^) L (mA) Id (mA) V (^) AC(V) R (^) L (F 05 7 )
9- Construa o gráfico VL x IL , característica do divisor de tensão, usando os dados da tabela 1. Utilize para isso papel milimetrado A4.
5- Usando somente o gráfico construído conforme solicitado no passo 9, calcule o
valor de R (^) L para cada valor de corrente listado na tabela 1, ou seja, 2mA, 4mA e 6mA.
6- Como varia a corrente de carga com a variação do valor de RL?
7- Determine a leitura do voltímetro no circuito da figura 7, para Sw 1 aberta e Sw (^1) fechada. (apresentar cálculos)
Leitura do voltímetro:
Sw 1 aberta ___________ Sw 1 fechada __________
Cálculos:
8- Para o circuito da figura 8, calcule os valores de R1, R2 e R3, de tal forma que a corrente na LP1 seja de 70mA e a corrente na L (^) P2 seja de 150mA. Calcule também a potência dissipada pelos resistores e pelas lâmpadas. (apresentar cálculos)
R1 = __________ PR1 = ____________ R2 = __________ PR2 = ____________ R3 = __________ PR3 = ____________
Potência dissipada por LP1 = _________ Potência dissipada por LP2 = ________
Cálculos:
