3.6: Potenciómetro como divisor de voltaje

PARTES Y MATERIALES

• Dos baterías de 6 voltios
• Lápiz de carbono “plomo” para un lápiz de estilo mecánico
• Potenciómetro, giro simple, 5 kΩ a 50 kΩ, cono lineal (Radio Shack catálogo # 271-1714 a 271-1716)
• Potenciómetro, multigiro, de 1 kΩ a 20 kΩ, (Radio Shack catálogo # 271-342, 271-343, 900-8583, o 900-8587 a 900-8590)

Los potenciómetros son divisores de voltaje variable con un eje o control deslizante para establecer la relación de división. Se fabrican en versiones de montaje en panel, así como en placa de circuito impreso (placa de circuito impreso). Cualquier estilo de potenciómetro será suficiente para este experimento.

Si rescata un potenciómetro de una radio antigua u otro dispositivo de audio, es probable que obtenga lo que se llama un potenciómetro cónico de audio. Estos potenciómetros presentan una relación logarítmica entre la relación de división y la posición del eje. Por el contrario, un potenciómetro lineal presenta una correlación directa entre la posición del eje y la relación de división de voltaje. Recomiendo encarecidamente un potenciómetro lineal para este experimento, y para la mayoría de los experimentos en general.

Referencias cruzadas

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 6: “Circuitos Divisores y Leyes de Kirchhoff”

Objetivos de aprendizaje

• Uso del voltímetro
• Uso de Ohmímetro
• Diseño y función del divisor de voltaje
• Cómo se agregan los voltajes en serie

Diagrama esquemático

Ilustracion

INSTRUCCIÓN

Comienza este experimento con el circuito de lápiz “plomo”. Los lápices utilizan una varilla hecha de una mezcla de grafito-arcilla, no plomo (el metal), para hacer marcas negras en el papel. El grafito, al ser un conductor eléctrico mediocre, actúa como una resistencia conectada a través de la batería por los dos cables de puente de pinza cocodrilo. Conecte el voltímetro como se muestra y toque la sonda de prueba roja a la varilla de grafito. Mueva la sonda roja a lo largo de la varilla y observe el cambio de indicación del voltímetro. ¿Qué posición de la sonda da la mayor indicación de voltaje?

Esencialmente, la varilla actúa como un par de resistencias, la relación entre las dos resistencias establecida por la posición de la sonda de prueba roja a lo largo de la longitud de la varilla:

Ahora, cambie la conexión del voltímetro al circuito para medir el voltaje a través de la “resistencia superior” del cable del lápiz, así:

Mueva la posición negra de la sonda de prueba a lo largo de la varilla, observando la indicación del voltímetro. ¿Qué posición da la mayor caída de voltaje para que el medidor mida? ¿Esto difiere del arreglo anterior? ¿Por qué?

Los potenciómetros fabricados encierran una tira resistiva dentro de una carcasa de metal o plástico, y proporcionan algún tipo de mecanismo para mover un “limpiaparabrisas” a lo largo de esa tira resistiva. Aquí hay una ilustración de la construcción de un potenciómetro rotativo:

Algunos potenciómetros rotativos tienen una tira resistiva en espiral y un limpiaparabrisas que se mueve axialmente a medida que gira, para requerir múltiples giros del eje para impulsar el limpiaparabrisas de un extremo del rango del potenciómetro al otro. Los potenciómetros de giro múltiple se utilizan en aplicaciones donde el ajuste preciso es importante.

Los potenciómetros lineales también contienen una tira resistiva, siendo la única diferencia la dirección de desplazamiento del limpiaparabrisas. Algunos potenciómetros lineales utilizan un mecanismo deslizante para mover el limpiaparabrisas, mientras que otros un tornillo, para facilitar el funcionamiento de múltiples vueltas:

Cabe señalar que no todos los potenciómetros lineales tienen las mismas asignaciones de pines. En algunos, el pasador del medio es el limpiaparabrisas.

Configure un circuito usando un potenciómetro fabricado, no el “hecho en casa” hecho a partir de una mina de lápiz. Se puede utilizar cualquier forma de construcción que sea conveniente.

Mida el voltaje de la batería mientras alimenta el potenciómetro y anote esta cifra de voltaje en papel. Mida el voltaje entre el limpiaparabrisas y el extremo del potenciómetro conectado al lado negativo (-) de la batería. Ajuste el mecanismo del potenciómetro hasta que el voltímetro registre exactamente 1/3 del voltaje total. Para una batería de 6 voltios, ésta será aproximadamente de 2 voltios.

Ahora, conecte dos baterías en una configuración de ayuda en serie, para proporcionar aproximadamente 12 voltios a través del potenciómetro. Mida el voltaje total de la batería y luego mida el voltaje entre los mismos dos puntos en el potenciómetro (limpiaparabrisas y lado negativo). Divida el voltaje de salida medido del potenciómetro por el voltaje total medido. El cociente debe ser 1/3, la misma relación de división de voltaje que se estableció anteriormente: