le diviseur de tension ou le diviseur de tension consiste en une association de résistances ou d'impédances en série connectées à une source. De cette façon, la tension V fournie par la source -tension d'entrée- est répartie proportionnellement dans chaque élément, selon la loi d'Ohm:
Vje = I.Zje.
Où Vje est la tension aux bornes de l'élément de circuit, I est le courant qui le traverse et Zje l'impédance correspondante.
Lors de la disposition de la source et des éléments en circuit fermé, la deuxième loi de Kirchhoff doit être remplie, qui stipule que la somme de toutes les chutes et augmentations de tension est égale à 0.
Par exemple, si le circuit à considérer est purement résistif et qu'une source de 12 volts est disponible, simplement en plaçant deux résistances identiques en série avec ladite source, la tension sera divisée: chaque résistance aura 6 Volts. Et avec trois résistances identiques, 4 V est obtenu dans chacune.
Puisque la source représente une élévation de tension, alors V = +12 V. Et dans chaque résistance il y a des chutes de tension qui sont représentées par des signes négatifs: - 6 V et - 6 V respectivement. Il est facile de voir que la deuxième loi de Kirchoff est remplie:
+12 V - 6 V - 6 V = 0 V
C'est de là que vient le nom de diviseur de tension, car grâce aux résistances en série, des tensions plus faibles peuvent facilement être obtenues à partir d'une source avec une tension plus élevée.
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Continuons à considérer un circuit purement résistif. On sait que le courant I qui traverse un circuit de résistances en série connecté à une source comme le montre la figure 1, est le même. Et selon la loi d'Ohm et la deuxième loi de Kirchoff:
V = IR1 + ALLERdeux + ALLER3 +… ALLERje
Où R1, Rdeux… Rje représente chaque résistance série du circuit. Donc:
V = I ∑ Rje
Donc, le courant s'avère être:
I = V / ∑ Rje
Calculons maintenant la tension à travers l'une des résistances, la résistance Rje par exemple:
Vje = (V / ∑ Rje) Rje
L'équation précédente est réécrite comme suit et nous avons la règle du diviseur de tension prête pour une batterie et N résistances en série:
Si nous avons un circuit diviseur de tension avec 2 résistances, l'équation ci-dessus devient:
Et dans le cas particulier où R1 = Rdeux, Vje = V / 2, quel que soit le courant, comme indiqué au début. C'est le diviseur de tension le plus simple de tous.
Dans la figure suivante est le diagramme de ce diviseur, où V, la tension d'entrée, est symbolisée par Vdans, et Vje est la tension obtenue en divisant la tension entre les résistances R1 et Rdeux.
La règle du diviseur de tension sera appliquée dans deux circuits résistifs pour obtenir des tensions plus faibles.
Une source 12 V est disponible, qui doit être divisée en 7 V et 5 V au moyen de deux résistances R1 et Rdeux. Il existe une résistance fixe de 100 Ω et une résistance variable dont la plage est comprise entre 0 et 1 kΩ. Quelles sont les options disponibles pour configurer le circuit et définir la valeur de la résistance Rdeux?
Pour résoudre cet exercice, la règle du diviseur de tension pour deux résistances sera utilisée:
Supposons que R1 est la résistance trouvée à une tension de 7 V et là la résistance fixe R est placée1 = 100 Ω
La résistance inconnue Rdeux doit être à 5 V:
Et R1 à 7 V:
5 (Rdeux +100) = 12 Rdeux
500 = 7 Rdeux
Rdeux = 71,43 Ω
De même, vous pouvez utiliser l'autre équation pour obtenir la même valeur, ou remplacer le résultat obtenu pour vérifier l'égalité.
Si maintenant la résistance fixe est placée comme Rdeux, alors ce sera R1 est à 7 V:
5 (100 + R1) = 100 x 12
500 + 5R1 = 1200
R1 = 140 Ω
De la même manière, il est possible de vérifier que cette valeur satisfait la deuxième équation. Les deux valeurs sont dans la plage de résistance variable, il est donc possible de mettre en œuvre le circuit demandé dans les deux sens.
Un voltmètre à courant continu continu pour mesurer des tensions dans une certaine plage, est basé sur le diviseur de tension. Pour construire un tel voltmètre, un galvanomètre est nécessaire, par exemple D'Arsonval.
C'est un compteur qui détecte les courants électriques, équipé d'une échelle graduée et d'une aiguille indicatrice. Il existe de nombreux modèles de galvanomètres, celui de la figure est très simple, avec deux bornes de connexion situées à l'arrière..
Le galvanomètre a une résistance interne Rg, qui ne tolère qu'un faible courant, appelé courant maximal Ig. Par conséquent, la tension aux bornes du galvanomètre est Vm = JegRg.
Pour mesurer n'importe quelle tension, le voltmètre est placé en parallèle avec l'élément à mesurer et sa résistance interne doit être suffisamment grande pour ne pas tirer de courant du circuit, sinon il l'altérera..
Si nous voulons utiliser le galvanomètre comme mètre, la tension à mesurer ne doit pas dépasser le maximum autorisé, qui est la déflexion maximum de l'aiguille que possède l'appareil. Mais nous supposons que Vm est petit, puisque jeg et Rg ils sont.
Cependant, lorsque le galvanomètre est connecté en série avec une autre résistance RS, appel résistance limite, nous pouvons étendre la plage de mesure du galvanomètre à partir du petit Vm jusqu'à une certaine tension supérieure ε. Lorsque cette tension est atteinte, l'aiguille de l'instrument subit une déviation maximale.
Le schéma de conception est le suivant:
Dans la figure 4 à gauche, G est le galvanomètre et R est toute résistance sur laquelle vous souhaitez mesurer la tension VX.
La figure de droite montre comment le circuit avec G, Rg et RS équivaut à un voltmètre, qui est placé en parallèle à la résistance R.
Par exemple, supposons que la résistance interne du galvanomètre soit Rg = 50 Ω et le courant maximum qu'il prend en charge est Ig = 1 mA, la résistance limite RS du voltmètre construit avec ce galvanomètre pour mesurer une tension maximale de 1 V est calculée comme suit:
jeg (RS + Rg) = 1 V
RS = (1 V / 1 x 10-3 A) - Rg
RS = 1000 Ω - 50 Ω = 950 Ω
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