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 IT a corrente fornecida pelo gerador, Id a corrente de drenagem e IL a corrente absorvida pela carga.

A carga será simbolizada por RL e a tensão nela existente é VL coincidente com VAC.

No ponto C, temos:

A tensão VAC será dada por:

onde concluímos que:

Podemos escrever a tensão VAC assim:

Concluímos então que a corrente total será:

Chamando VAC de VL 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 IL = 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 ICC.

Analisemos o gráfico da figura 3:

Qual a utilidade de conhecermos esse gráfico?

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 IL e obtemos o ponto "Q" ; a partir desse ponto, obtemos a tensão VL.

Ligando os pontos O e Q e calculando a tangente de b, 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

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 Id e a tensão VAC. Com Sw1 aberta, teremos IL = 0.

5- Ligue Sw1 e ajuste P2 para uma corrente de carga ( IL ) de 2mA. Meça Id e VAC e anote na tabela 1.

6- Desligue Sw1 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)

IL (mA)

Id(mA)

VAC(V)

RL()

0

s/anotação

2

4

6

8

10

8- Utilizando as fórmulas apresentadas nesta experiência, calcule a corrente Id, a tensão VAC e RL , 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)

IL(mA)

Id(mA)

VAC(V)

RL()

9- Construa o gráfico VL x IL , característica do divisor de tensão, usando os dados da tabela 1. Utilize para isso papel milimetrado A4.

QUESTÕES:

1) Determine, utilizando o método de resolução gráfica, qual deverá ser o valor do resistor de carga a ser acrescentado entre os pontos A e B, no circuito da figura 6 para que o mesmo "puxe" uma corrente de 30mA.

2) Pode uma carga "puxar" 150mA nesse circuito? Por quê?

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3- Qual o efeito que a corrente de carga (IL) causa sobre a corrente de drenagem (Id)? Justifique.

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4- O que ocorre com a tensão VAC com a variação da corrente de carga? Por quê?

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5- Usando somente o gráfico construído conforme solicitado no passo 9, calcule o valor de RL para cada valor de corrente listado na tabela 1, ou seja, 2mA, 4mA e 6mA.

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6- Como varia a corrente de carga com a variação do valor de RL?

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7- Determine a leitura do voltímetro no circuito da figura 7, para Sw1 aberta e Sw1 fechada. (apresentar cálculos)

Leitura do voltímetro:

Sw1 aberta ___________

Sw1 fechada __________

Cálculos:

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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 LP2 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:

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Divisor de tensão com carga – Prof. Edgar Zuim

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