Divisor de tensão com potenciômetro

Currículos: GCSE, A-level, IB B.5

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Objetivo

Obter uma tensão ajustável com um potenciômetro e ver como uma carga muda a saída do divisor.

A montagem

Uma fonte de 10 V está ligada aos terminais extremos de um potenciômetro de 1 kΩ; o botão giratório está na posição do meio. O voltímetro está entre o cursor e o polo negativo. Uma carga de 1 kΩ está ligada à saída por um interruptor, que está aberto.

Procedimento

1. Anote a leitura do voltímetro.
2. Gire o botão do potenciômetro até o fim em um sentido e depois no outro.
3. Volte o botão para a posição do meio e feche o interruptor da carga.
4. Anote a leitura do voltímetro com carga.

Resultado esperado

Na posição do meio a saída é de cerca de 5,00 V. Girar o botão muda a saída de 0 a 10 V: no sentido horário, o cursor se move em direção ao terminal ligado ao polo positivo da fonte, e a tensão sobe. Com a carga de 1 kΩ a saída cai para cerca de 4,0 V: a carga fica em paralelo com a metade inferior do potenciômetro.

Questões

1. Por que a tensão do divisor diminui com carga?
2. Qual deve ser a carga para que a queda seja menor que 1%?

Respostas

1. A carga fica ligada em paralelo com a metade inferior do potenciômetro, e 500 Ω em paralelo com 1 kΩ dão cerca de 333 Ω. A parte inferior do divisor passa a ter menos resistência que os 500 Ω de cima e fica com uma parcela menor dos 10 V: 10 V × 333 / 833 ≈ 4,0 V.
2. Visto da saída, o divisor na posição do meio funciona como uma fonte de 5 V com resistência de saída \(R_{out}\) = 250 Ω, as duas metades de 500 Ω em paralelo. A saída cai na fração \(R_{out} / (R_{out} + R_L)\), então, para uma queda menor que 1%, a carga \(R_L\) deve ser maior que 99 × 250 Ω ≈ 25 kΩ, 25 vezes a resistência do potenciômetro.