Divisor de tensión con potenciómetro

Programas: GCSE, A-level, IB B.5

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Objetivo

Obtener una tensión regulable de un potenciómetro y ver cómo una carga cambia la salida del divisor.

El montaje

Una fuente de 10 V está conectada a los bornes extremos de un potenciómetro de 1 kΩ; el mando está en la posición central. El voltímetro está entre el cursor y el borne negativo. Una carga de 1 kΩ está conectada a la salida a través de un interruptor, que está abierto.

Procedimiento

1. Anote la lectura del voltímetro.
2. Gire el mando del potenciómetro hasta el tope en un sentido y luego en el otro.
3. Devuelva el mando a la posición central y cierre el interruptor de la carga.
4. Anote la lectura del voltímetro con carga.

Resultado esperado

En la posición central la salida es de unos 5,00 V. Al girar el mando, cambia de 0 a 10 V: en el sentido de las agujas del reloj, el cursor se desplaza hacia el borne conectado al borne positivo de la fuente, y la tensión sube. Con la carga de 1 kΩ la salida baja a unos 4,0 V: la carga queda en paralelo con la mitad inferior del potenciómetro.

Preguntas

1. ¿Por qué disminuye la tensión del divisor con carga?
2. ¿Cuánto debe valer la carga para que la caída sea menor del 1%?

Respuestas

1. La carga está conectada en paralelo con la mitad inferior del potenciómetro, y 500 Ω en paralelo con 1 kΩ dan unos 333 Ω. La parte inferior del divisor tiene ahora menos resistencia que los 500 Ω superiores y recibe una parte menor de los 10 V: 10 V × 333 / 833 ≈ 4,0 V.
2. Vista desde la salida, el divisor en la posición central se comporta como una fuente de 5 V con una resistencia de salida \(R_{out}\) = 250 Ω, las dos mitades de 500 Ω en paralelo. La salida cae en la fracción \(R_{out} / (R_{out} + R_L)\), así que, para una caída menor del 1%, la carga \(R_L\) debe ser mayor que 99 × 250 Ω ≈ 25 kΩ, 25 veces la resistencia del potenciómetro.