4.1. Divisores de tensión

Suele ser frecuente en muchos circuitos, que algunos dispositivos funcionen con un valor de tensión inferior al de alimentación o entrada, en ese caso, y si no queremos que el dispositivo se estropee o vea limitadas sus horas de funcionamiento, hay que aplicar una tensión inferior al mismo. Como tenemos el impedimento de no poder reducir la tensión de alimentación del circuito, tenemos que recurrir a los divisores de tensión.

Básicamente, un divisor de tensión resistivo no es más que un par de resistencias puestas en serie, de forma que la primera provoca una caída de tensión y por lo tanto, la tensión de salida se verá reducida.

Imagen 3: Divisor de tensión resistivo.

Fuente: Elaboración propia.

Para el caso que muestra la imagen 3, la resistencia R1 provocará una caída de tensión V1, de forma que el dispositivo conectado a la salida, tendrá una tensión Vs=Ve-V1

Aplicando la ley de Ohm al circuito tendremos:

 

 

 

Pre-conocimiento

Es posible que hayas montado alguna vez un diodo led en un circuito; si es así, sabrás que la tensión de alimentación de estos diodos es de apenas 2 V y que consumen alrededor de 15 mA. Si el circuito en el que montamos el diodo es alimentado con 6 V, ¿qué valor tendrá la resistencia que debemos montar en serie con el diodo?

Imagen 4: Alimentación de un diodo LED.

Fuente: Elaboración propia.

Para evitar que nuestro diodo se cortocircuite, debemos colocar una resistencia que provoque una caída de tensión de 4 V, pues los 2 V restantes estarán aplicados al diodo. Además sabemos, que esa resistencia que debemos colocar, será recorrida por una intensidad de 15 mA. Si aplicamos la ley de Ohm tendremos:

Este divisor de tensión suele utilizarse en circuitos de corriente continua, aunque podría utilizarse también con corriente alterna, siempre que se conectaran elementos resistivos puros. La utilidad de este montaje es reducida, pues sólo funciona correctamente cuando la carga a conectar tiene un consumo de corriente constante; si la carga aumentara su consumo, también lo haría la tensión a ella aplicada, por lo que su funcionamiento se vería alterado.

Existen otros métodos para estabilizar la tensión, independientemente del consumo de la carga, como por ejemplo usar un diodo zener como estabilizador de tensión.

magen 5: Circuito con regulación de tensión por diodo Zener.Fuente: Elaboración propia.

En el circuito de la imagen 5 nos aparece el ya conocido diodo Zener. Como sabemos, este diodo soporta la tensión de avalancha para la que ha sido fabricado. Imaginemos que la resistencia R2 es el elemento que queremos alimentar con una tensión constante; si la tensión de alimentación Ve aumenta, el diodo Zener se hará conductor, impidiendo que la tensión aumente en la carga, de modo que ésta permanecerá constante durante todo el tiempo de funcionamiento.

Este tipo de dispositivos se utilizan frecuentemente en fuentes de alimentación y en generadores, tal es el caso de los alternadores de los automóviles.

Imagen 6: Alternador de automóvil.Fuente: Wikipedia. Licencia Creative Commons.

Además del ya mencionado divisor de tensión resistivo, podemos conseguir el mismo efecto con un divisor de tensión capacitivo, en cuyo caso, y como ya imaginarás, utilizaremos dos condensadores.

Imagen 7: Divisor de tensión capacitivo.Fuente: Elaboración pr

opia.

Al igual que en el caso anterior, podemos obtener la tensión de salida en función de la de entrada y de las capacidades de ambos condensadores; basta con aplicar los conceptos de ley de Ohm y asociación de condensadores.

 

 

Divisores de voltaje y corriente 

1. Divisor de voltaje2. Divisor de corriente3. Referencias4. Test

1. Divisor de voltaje

El voltaje Vs(t) se divide en los voltajes que caen en las resistencias R1 y R2.

Esta fórmula sólo es válida si la salida v2(t) está en circuito abierto (no circula corriente por los terminales donde se mide v2(t)).

2. Divisor de corriente

Análogamente, la corriente Is(t) se divide en las corrientes que atraviesan las dos conductancias.

3. Referencias

[1]    Teoría de circuitos. Segunda edición. Lawrence P. Huelsman. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A.

[2]    Circuitos eléctricos. Tercera edición. Joseph A. Edminister. Mahmood Nahvi. Mc Graw-Hill.

[3]    Circuitos eléctricos. Cuarta edición. James W. Nilsson. Addison-Wesley Iberoamericana, Argentina 1995.

Divisor de Voltaje DCA menudo se usa el divisor de voltaje para suministrar un voltaje diferente del disponible en la batería o en la fuente de alimentación. Al aplicarlo, el voltaje de salida depende de la resistencia de la carga que alimenta.

Índice

Circuitos DC

donde

es la resistencia paralela de R2 y la resistencia de carga RL.

Para R1 = Ω, R2 = Ω, y V1 = V,

el voltaje de salida en circuito abierto sería Vsalida = V Si el divisor de voltaje suministra una carga RL = Ω,entonces el voltaje de salida del circuito es Vsalida = VPara este circuito, la potencia total suministrada por la fuente de alimentación es

Ptotal = vatios

y la potencia entregada a la resistencia de carga RL es

Psalida = vatios.

La carga recibe por tanto el % de la potencia total.

El divisor de voltaje es un circuito básico muy importante, y la exploración del cálculo de arriba con varios valores, le puede proporcionar conocimiento sobre una gran número de aplicaciones prácticas de circuitos. Una consideración

práctica es que un valor grande de R2 comparado con R1, le dará un mayor voltaje de salida. Pero si su resistencia de carga RL es mas pequeña que R2, disminuirá el voltaje de salida y necesitará de la fuente de alimentación una mayor corriente y potencia total. En la exploración, encontrará que para un determinada conjunto de valores del divisor de voltaje (R1 y R2), conseguirá mas potencia para la carga si disminuye la resistencia de carga RL, pero esto es, a expensas de una mayor corriente y potencia proveniente de la fuente de alimentación.

Note: Para evitar la ocurrencia de cortocircuitos, las resistencias del divisor con valor cero se establecerán por defecto a valor 1, cuando se cambie el voltaje y la resistencia de carga por defecto tendrá el valor 1.000. Ellas se pueden de nuevo volver a cambiar a cero si quiere explorar los efectos de los cortocircuitos. La unidad de resistencia indicada es el ohmio, pero los kiloohmios son mas comunes, aunque por supuesto el cálculo es el mismo.

Ejemplos de Circuitos DC Divisor de Voltaje AC

 HyperPhysics*****Electricidad y Magnetismo M Olmo R Nave Atrás

Ejemplos de Circuitos DCLas herramientas básicas para resolver los problemas de circuitos DC son la ley de Ohm, la fórmula de la potencia, la ley de voltaje, y la ley de corriente. Las siguientes configuraciones son típicas; se pueden examinar los detalles haciendo clic sobre el circuito deseado.

Índice

Circuitos DC

 HyperPhysics*****Electricidad y Magnetismo M Olmo R Nave Atrás

Circuito de dos BuclesUn circuito con dos bucles y dos generadores tiene suficientes elementos, para ilustrar las técnicas de análisis de circuitos. Se puede analizar mediante la aplicación directa de la ley de voltaje y la ley de corriente, pero también son útiles otros enfoques.

Dado los voltajes, el análisis actual se puede llevar a cabo mediante:

Leyes de Voltaje y de CorrienteTeorema de SuperposiciónTeorema de TheveninTeorema de Norton

Otros Ejemplos de Circuitos DC

Índice

Circuitos DC

 HyperPhysics*****Electricidad y Magnetismo M Olmo R Nave Atrás

Superposición: Problema de los Dos Bucles

Para aplicar el teorema de la superposición para calcular la intensidad a través del resistor R1 en el circuito de dos bucles mostrado, se calcula la corriente individual suministrada por cada batería, reemplazando la otra batería por un cortocircuito.

Índice

Circuitos DC

Para R1 = Ω, R2 = Ω, R3 = Ω,

y voltajes V1 = V y V2 = V,

las corrientes calculadas son

= A, = A

con una corriente resultante en R1 de = A.

Nota: Al cambiar el voltaje, para evitar que se produzcan demasiados cortocircuitos, cualquier resistencia sin valor o con valor cero, se cambia a valor 1. Se puede volver a cambiar a un valor de cero si desea explorar los efectos de los cortocircuitos. Las unidades por defectos son ohmios y amperios, pero si los valores de resistencia se ponen en kiloohmios, entonces las corrientes se darán en miliamperios.

Otro Enfoque al Circuito de dos Bucles

4 6 7

34 54