La unidad que podemos utilizar para medir la diferencia de potencial en cualquier punto se llama Voltio . Un voltio es una diferencia de potencial aplicada a través de la resistencia de 1 ohmio, y dará como resultado el flujo de corriente eléctrica desde el terminal superior al terminal inferior.
Las diferencias de potencial siempre fluyen de un valor potencial más alto a un valor potencial más bajo. También podemos definir el 1V como el potencial cuando se multiplica 1 amperio de corriente por 1 ohmio de resistencia. Para describir la diferencia de potencial se utiliza la fórmula de la ley de ohm, que es igual a V=IxR .
Según la ley de Ohm, la corriente en los circuitos lineales aumenta con el aumento de la diferencia de potencial. Un circuito que tiene una gran diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera dará como resultado un mayor flujo de corriente a través de estos dos puntos en un circuito.
Por ejemplo, considere una resistencia de 10 Ω y el voltaje aplicado en un extremo es de 8 V. De manera similar, el voltaje en su otro extremo es de 5 V. Entonces obtendremos una diferencia de potencial de 3V (8V-5V) en el terminal de la resistencia. Para encontrar la corriente a través de la resistencia, podemos usar la ley de Ohm. La corriente de este circuito sería de 0,3A.
Si aumentamos el voltaje de 8 V a 40 V, la diferencia de potencial de la resistencia será 40 V – 5 V = 35 V. Esto dará como resultado 3,5 A de flujo de corriente. Cuando aumenta la diferencia de potencial a través de la resistencia, también resultará en un aumento de corriente.
Para medir la tensión de cualquier punto dentro de un circuito, tenemos que compararla con el punto de referencia común. Normalmente utilizamos el pin de 0V o de tierra como punto de referencia en el circuito para medir la diferencia de potencial.
Esquema rápido
- ¿Cuál es la diferencia potencial?
- Ejemplo de diferencia potencial
- Red divisora de voltaje
- Fórmula del divisor de voltaje
- Ejemplo de divisor de voltaje
- Conclusión
¿Cuál es la diferencia potencial?
La diferencia de potencial, también conocida como voltaje, es un concepto central en la electricidad. Básicamente describe la diferencia de energía potencial eléctrica entre dos puntos dentro de un circuito eléctrico. La diferencia de potencial entre dos puntos hace que la carga se mueva de un punto de potencial mayor a uno menor. Esto dará como resultado el flujo de corriente eléctrica. Medimos la diferencia de potencial en voltios (V) y es un factor crítico para determinar cómo se comporta la electricidad en un circuito y cómo funcionan los dispositivos eléctricos.
Ejemplo de diferencia potencial
En la imagen, el potencial aplicado a través de la resistencia en un extremo es de 10 V. El potencial en el segundo extremo de la resistencia es de 5 V.
Para calcular la diferencia de potencial en el extremo de la resistencia, reste el potencial mayor del menor:
La diferencia de potencial calculada a través de la resistencia es de 5V.
La corriente en la resistencia es proporcional al potencial aplicado. Si la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera es mayor, verá un gran flujo de corriente.
Utilice la ley de Ohm para encontrar la corriente.
Ahora, aumente el potencial de 10 V a 20 V en un extremo de la resistencia y de 5 V a 10 V en el otro extremo. La diferencia de potencial será de 10 V. Usando la ley de Ohm puedes encontrar la corriente a través de la resistencia, que es de 8 amperios.
La carga eléctrica hace que fluya la corriente eléctrica. Pero el potencial no se mueve ni fluye físicamente. El potencial se aplica a través de dos puntos específicos del circuito.
Para encontrar el voltaje total del circuito, tenemos que sumar todos los voltajes conectados en el circuito en serie. Esto significa que cuando tienes resistencias (EN 1 , EN 2 , y EN 3 ) conectados en serie, simplemente suma sus voltajes para encontrar el voltaje total:
Por otro lado, cuando conectas resistencias en paralelo, el voltaje en cada resistencia o elemento sigue siendo el mismo. En paralelo, el voltaje en cada resistencia es igual y se puede expresar como:
Red divisora de voltaje
Sabemos que si conectamos múltiples resistencias en serie a través de una diferencia de potencial, se generará una nueva circuito divisor de voltaje formará. Este circuito divide el voltaje de suministro entre las resistencias en una proporción específica. Cada resistencia recibe una porción del voltaje en relación con su resistencia.
Este principio del circuito divisor de voltaje solo se aplica a resistencias que están conectadas en serie. Si conectamos las resistencias en paralelo, resultará en una configuración completamente diferente, que se llama Red divisoria actual.
División de voltaje
El circuito dado explica el concepto fundamental de un circuito divisor de voltaje. En este circuito, diferentes resistencias están en serie. Hay 4 resistencias en serie llamadas R 1 , r. 2 , r. 3 , y R 4 . Todas estas resistencias comparten un punto de referencia común que es igual a cero voltios o tierra.
Cuando conectas resistencias en serie, el voltaje de suministro (EN S ) se distribuye a través de cada resistencia. Verás que cada resistencia reducirá algunos voltajes. Esto significa que cada resistencia recibe una parte del voltaje total.
A continuación, utilice la Ley de Ohm para expresar este circuito. Según la definición de la ley de Ohm, la corriente (I) que fluye a través de una serie de resistencias es igual a la tensión de alimentación. (EN S ) dividido por la resistencia total (R t ).
La expresión matemática de la ley de Ohm se da como
Ahora usa la ley de Ohm y simplemente multiplica la corriente. (I) con la resistencia (R) valor de cada resistencia.
Dónde EN representa la caída de tensión.
Después de pasar de un punto a otro a lo largo de la serie de resistencias, el voltaje en cada punto aumenta a medida que se suman las caídas de voltaje. Todas las sumas de caídas de voltaje individuales son iguales al voltaje de entrada del circuito. (EN S ) .
No es necesario encontrar la corriente total del circuito para encontrar el voltaje en un punto específico. Puedes usar una fórmula simple para calcular la caída de voltaje en cualquier punto considerando la resistencia de la resistencia y la corriente que fluye a través de ella. Esto simplifica el análisis del circuito y ayuda a comprender cómo se distribuye el voltaje dentro del circuito.
Fórmula del divisor de voltaje
En la fórmula anterior, V(x) representa el voltaje, y R(x) es igual a la resistencia producida por este voltaje. El símbolo RT denota la resistencia en serie total de las resistencias y VS es la tensión de alimentación.
Fórmula del divisor de voltaje
Considere el siguiente circuito para encontrar el voltaje de salida del circuito a través de R2 usando la regla del divisor de voltaje.
En este circuito, la V en denota la tensión de alimentación. Es la corriente que circula por el circuito. Esta corriente fluye en ambas direcciones.
Consideremos EN R1 y EN R2 ser la caída de voltaje de R 1 y R 2 . Como las resistencias dadas están conectadas en serie, el voltaje de entrada V EN del circuito será igual a la suma de todos los voltajes individuales que caen contra cada resistencia.
Para calcular la caída de voltaje individual en cada resistencia, use la ecuación de la ley de Ohm:
De manera similar, para la resistencia R 2
En la imagen, podemos ver que el voltaje en R 2 es V AFUERA . Este voltaje de salida se puede dar como:
A partir de la ecuación anterior, podemos calcular el voltaje de entrada V EN .
Para calcular la corriente total en términos de V afuera voltaje, use el V anterior afuera ecuación.
Entonces la V afuera la ecuación quedará:
Ahora considere un circuito divisor de voltaje múltiple que contiene múltiples salidas a través de las resistencias.
La ecuación de salida será:
Aquí, en la ecuación anterior, la EN X es el voltaje de salida.
R X es la suma de todas las resistencias conectadas en el circuito.
Los posibles valores de R X son:
Si EN representa la tensión de alimentación. Entonces los posibles voltajes de salida están dados como:
De las ecuaciones anteriores, podemos concluir que la caída de voltaje a través de las resistencias que están conectadas en serie es proporcional al valor o magnitud de la resistencia. Según la ley de voltaje de Kirchhoff, el voltaje caído en todas las resistencias dadas debe ser igual al voltaje de entrada de la fuente.
Entonces puedes encontrar la caída de voltaje de las resistencias usando la fórmula del divisor de voltaje.
Ejemplo de divisor de voltaje
Considere un circuito divisor de voltaje con tres resistencias en serie, que produce dos voltajes de salida desde un 240 voltios suministrar. Los valores de resistencia son los siguientes:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
- R3 = 30 Ω
La resistencia equivalente del circuito se calcula como:
Ahora, los dos voltajes de salida se determinan de la siguiente manera:
La corriente en el circuito viene dada por:
Por lo tanto, las caídas de voltaje en cada resistencia son las siguientes:
Conclusión
Un divisor de voltaje es un circuito pasivo fundamental utilizado en electrónica. Este circuito puede reducir el voltaje de salida en relación con el voltaje de entrada. Puede lograr esta reducción de voltaje después de conectar múltiples resistencias en serie. El valor de la resistencia depende del valor de caída de voltaje que desea lograr. Estas resistencias crearán una fracción de voltaje fija determinada por las relaciones de resistencia.
Las resistencias son elementos importantes del circuito ya que pueden limitar el voltaje del circuito según la ley de Ohm. Los resistores en serie tienen una corriente constante a través de cada resistor. Puede calcular y mantener un voltaje constante mientras diseña circuitos electrónicos con la ayuda de una fórmula divisora de voltaje.