Partitore di tensione con potenziometro

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

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Obiettivo

Ottenere una tensione regolabile da un potenziometro e osservare come un carico cambia l'uscita del partitore.

Il montaggio

Un generatore da 10 V è collegato ai morsetti estremi di un potenziometro da 1 kΩ; la manopola è in posizione centrale. Il voltmetro è tra il cursore e il polo negativo. Un carico da 1 kΩ è collegato all'uscita tramite un interruttore, che è aperto.

Procedimento

1. Annotare la lettura del voltmetro.
2. Ruotare la manopola del potenziometro fino in fondo in un senso e poi nell'altro.
3. Riportare la manopola in posizione centrale e chiudere l'interruttore del carico.
4. Annotare la lettura del voltmetro sotto carico.

Risultato atteso

In posizione centrale l'uscita è di circa 5,00 V. Ruotando la manopola, l'uscita varia da 0 a 10 V: in senso orario il cursore si sposta verso il morsetto collegato al polo positivo del generatore, e la tensione sale. Con il carico da 1 kΩ l'uscita scende a circa 4,0 V: il carico si pone in parallelo alla metà inferiore del potenziometro.

Domande

1. Perché la tensione del partitore diminuisce sotto carico?
2. Come deve essere il carico perché la caduta sia inferiore all'1%?

Risposte

1. Il carico è collegato in parallelo alla metà inferiore del potenziometro, e 500 Ω in parallelo con 1 kΩ fanno circa 333 Ω. La parte inferiore del partitore ha ora una resistenza minore dei 500 Ω superiori e riceve una quota minore dei 10 V: 10 V × 333 / 833 ≈ 4,0 V.
2. Visto dall'uscita, il partitore in posizione centrale si comporta come un generatore da 5 V con una resistenza di uscita \(R_{out}\) = 250 Ω, le due metà da 500 Ω in parallelo. L'uscita cala della frazione \(R_{out} / (R_{out} + R_L)\), quindi per una caduta inferiore all'1% il carico \(R_L\) deve essere maggiore di 99 × 250 Ω ≈ 25 kΩ, 25 volte la resistenza del potenziometro.