Os resistores individuais podem ser conectados juntos em uma conexão em série, uma conexão paralela ou combinações de série e paralelo, para produzir redes de resistores mais complexas cujo resistência equivalente é a combinação matemática dos resistores individuais conectados entre si.
Um resistor não é apenas um componente eletrônico fundamental que pode ser usado para converter uma tensão em uma corrente ou uma corrente em uma tensão, mas corretamente ajustando seu valor, uma ponderação diferente pode ser colocada na corrente convertida e / ou na tensão, permitindo que ela seja usada em circuitos de referência de tensão e aplicações.
Resistores em série ou redes de resistores complicadas podem ser substituídos por um único resistor equivalente, REQ ou impedância, ZEQ e não importa qual seja a combinação ou complexidade da rede de resistores, todos os resistores obedecem às mesmas regras básicas definidas pela Lei de Ohm e C de Kirchhoff ircuit Laws.
Resistores em série
Diz-se que os resistores são conectados em “série”, quando são encadeados em série em uma única linha. Uma vez que toda a corrente que flui através do primeiro resistor não tem outro caminho a seguir, ela também deve passar pelo segundo resistor e pelo terceiro e assim por diante. Então, os resistores em série têm uma corrente comum fluindo através deles, já que a corrente que flui através de um resistor também deve fluir através dos outros, pois só pode tomar um caminho.
Então, a quantidade de corrente que flui através de um conjunto de resistores em série será o mesmo em todos os pontos de uma rede de resistores em série. Por exemplo:
No exemplo a seguir, os resistores R1, R2 e R3 estão todos conectados juntos em série entre os pontos A e B com uma corrente comum, I fluindo através deles.
Circuito de resistor em série
Como os resistores são conectados em série, a mesma corrente passa por cada resistor na cadeia e a resistência total, RT do circuito deve ser igual à soma de todos os resistores individuais adicionados juntos. Isso é
e tomando os valores individuais dos resistores em nosso exemplo simples acima, a resistência equivalente total, REQ é, portanto, dada como:
REQ = R1 + R2 + R3 = 1kΩ + 2kΩ + 6kΩ = 9kΩ
Assim, vemos que podemos substituir todos os três resistores individuais acima por apenas um único resistor “equivalente” que terá um valor de 9kΩ.
Onde quatro, cinco ou até mais resistores estão todos conectados em um circuito em série, a resistência total ou equivalente do circuito, RT ainda seria a soma de todos os resistores individuais conectados juntos e os mais resistores adicionados à série , maior será a resistência equivalente (independentemente de seu valor).
Essa resistência total é geralmente conhecida como a resistência equivalente e pode ser definida como “um único valor de resistência que pode substituir qualquer número de resistores em série sem alterina g os valores da corrente ou da tensão no circuito “. Então, a equação dada para calcular a resistência total do circuito ao conectar resistores em série é dada como:
Equação do resistor em série
Observe então que a resistência total ou equivalente, RT tem o mesmo efeito no circuito que a combinação original de resistores, pois é a soma algébrica do indivíduo resistências.
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Se duas resistências ou impedâncias em série são iguais e do mesmo valor, então a resistência total ou equivalente, RT é igual a duas vezes o valor de um resistor. Isso é igual a 2R e para três resistores iguais em série, 3R, etc. |
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Se dois resistores ou as impedâncias em série são desiguais e de valores diferentes, então a resistência total ou equivalente, RT é igual à soma matemática das duas resistências. Isso é igual a R1 + R2. Se três ou mais resistores desiguais (ou iguais) forem conectados em série, a resistência equivalente será: R1 + R2 + R3 +…, etc. |
Um ponto importante a se lembrar sobre resistores em redes em série para verificar se sua matemática está correta. A resistência total (RT) de quaisquer dois ou mais resistores conectados em série será sempre MAIOR do que o valor do maior resistor da cadeia. Em nosso exemplo acima RT = 9kΩ onde o maior valor do resistor é apenas 6kΩ.
Tensão do resistor em série
A tensão em cada resistor conectado em série segue regras diferentes daquela da corrente em série. Sabemos pelo circuito acima que a tensão total de alimentação nos resistores é igual à soma das diferenças de potencial em R1, R2 e R3, VAB = VR1 + VR2 + VR3 = 9V.
Usando a Lei de Ohm , a tensão entre os resistores individuais pode ser calculada como:
Tensão em R1 = IR1 = 1mA x 1kΩ = 1V
Tensão em R2 = IR2 = 1mA x 2kΩ = 2V
Tensão em R3 = IR3 = 1mA x 6kΩ = 6V
dando uma tensão total VAB de (1V + 2V + 6V) = 9V que é igual a valor da tensão de alimentação. Então, a soma das diferenças de potencial entre os resistores é igual à diferença de potencial total na combinação e, em nosso exemplo, é 9V.
A equação dada para calcular a tensão total em um circuito em série é o a soma de todas as tensões individuais somadas é dada como:
Então, resistor em série as redes também podem ser pensadas como “divisores de tensão” e um circuito de resistor em série com N componentes resistivos terá N diferentes tensões, mantendo uma corrente comum.
Usando a Lei de Ohm, seja a voltagem, a corrente ou resistência de qualquer circuito conectado em série pode ser facilmente encontrada e o resistor de um circuito em série pode ser trocado sem afetar a resistência total, a corrente ou a potência de cada resistor.
Resistores em série Exemplo No1
Usando a Lei de Ohms, calcule a resistência série equivalente, a corrente série, queda de tensão e potência para cada resistor nos seguintes resistores no circuito em série.
Todos os dados podem ser encontrados por usando a Lei de Ohm, e para tornar a vida um pouco mais fácil, podemos apresentar esses dados em forma de tabela.
Então, para o circuito acima, RT = 60Ω, IT = 200mA, VS = 12V e PT = 2,4W
O circuito divisor de tensão
Podemos ver no exemplo acima que, embora a tensão de alimentação seja fornecida como 12 volts, diferentes tensões ou quedas de tensão aparecem em cada resistor dentro da série rede. Conectar resistores em série como este em uma única fonte DC tem uma grande vantagem: diferentes tensões aparecem em cada resistor, produzindo um circuito muito útil chamado Voltage Divider Network.
Este circuito simples divide a tensão de alimentação proporcionalmente em cada um resistor na cadeia em série com a quantidade de queda de tensão sendo determinada pelo valor dos resistores e como sabemos agora, a corrente através de um circuito de resistor em série é comum a todos os resistores. Portanto, uma resistência maior terá uma queda de tensão maior, enquanto uma resistência menor terá uma queda de tensão menor.
O circuito resistivo em série mostrado acima forma uma rede divisora de tensão simples com três tensões 2V, 4V e 6V são produzidos a partir de uma única fonte de 12V. A Lei de Tensão de Kirchhoff afirma que “a tensão de alimentação em um circuito fechado é igual à soma de todas as quedas de tensão (I * R) ao redor do circuito” e isso pode ser usado com bons resultados.
A tensão A regra de divisão, permite-nos usar os efeitos da proporcionalidade da resistência para calcular a diferença de potencial em cada resistência, independentemente da corrente que flui através do circuito em série. Um típico “circuito divisor de tensão” é mostrado abaixo.
Divisor de tensão Rede
O circuito mostrado consiste em apenas dois resistores, R1 e R2 conectados em série em toda a tensão de alimentação Vin. Um lado da tensão da fonte de alimentação é conectado ao resistor, R1, e a saída de tensão, Vout, é obtido do resistor R2. O valor desta tensão de saída é dado pela fórmula correspondente.
Se mais resistores forem conectados em série ao circuito, então diferentes tensões aparecerão em cada resistor, por sua vez, com relação à sua resistência individual R (Lei dos Ohms Valores I * R) fornecendo pontos de tensão diferentes, mas menores, de uma única fonte.
Portanto, se tivéssemos três ou mais resistências na cadeia em série, ainda podemos usar nossa fórmula agora familiar do divisor de potencial para encontrar a tensão cair em cada um. Considere o circuito abaixo.
O circuito divisor de potencial acima mostra quatro resistências conectadas em série. A queda de tensão nos pontos A e B pode ser calculada usando a fórmula do divisor de potencial da seguinte forma:
Também podemos aplicar o mesma ideia para um grupo de resistores na cadeia em série. Por exemplo, se quiséssemos encontrar a queda de tensão em R2 e R3 juntos, substituiríamos seus valores no numerador superior da fórmula e, neste caso, a resposta resultante nos daria 5 volts (2V + 3V).
Neste exemplo muito simples, as tensões funcionam muito bem, pois a queda de tensão em um resistor é proporcional à resistência total e como a resistência total, (RT) neste exemplo é igual a 100Ω ou 100 %, o resistor R1 é 10% de RT, então 10% da tensão da fonte VS aparecerá através dele, 20% de VS no resistor R2, 30% no resistor R3 e 40% da tensão de alimentação VS no resistor R4. A aplicação da lei de tensão de Kirchhoff (KVL) em torno do caminho de malha fechada confirma isso.
Agora, vamos supor que queremos usar nosso circuito divisor de potencial de dois resistores acima para produzir uma tensão menor a partir de uma tensão de alimentação maior. um circuito eletrônico externo. Suponha que temos uma fonte de 12 V DC e nosso circuito que tem uma impedância de 50Ω requer apenas uma fonte de 6 V, metade da tensão.
Conectando dois resistores de igual valor, digamos 50Ω cada, juntos como uma rede divisora de potencial através dos 12V fará isso muito bem até conectarmos o circuito de carga à rede. Isso ocorre porque o efeito de carga do resistor RL conectado em paralelo através de R2 muda a razão das duas resistências em série alterando sua queda de tensão e isso é demonstrado abaixo.
Resistores no Exemplo de Série No2
Calcule as quedas de tensão em X e Y
a) Sem RL conectado
b) Com RL conectado
Como você pode ver acima, a tensão de saída Vout sem o resistor de carga conectado nos dá a tensão de saída necessária de 6V, mas a mesma tensão de saída em Vout quando a carga está conectado cai para apenas 4 V, (resistores em paralelo).
Então, podemos ver que uma rede divisora de tensão carregada muda sua tensão de saída como resultado deste efeito de carregamento, uma vez que a tensão de saída Vout é determinada por a proporção de R1 para R2. No entanto, conforme a resistência de carga, RL aumenta em direção ao infinito (∞), esse efeito de carga reduz e a relação de tensão de Vout / Vs não é afetada pela adição da carga na saída. Então, quanto mais alta a impedância de carga, menor é o efeito de carga na saída.
O efeito de reduzir um sinal ou nível de tensão é conhecido como atenuação, portanto, deve-se tomar cuidado ao usar uma rede divisora de tensão. Este efeito de carregamento pode ser compensado usando um potenciômetro em vez de resistores de valor fixo e ajustado de acordo. Este método também compensa o divisor de potencial para tolerâncias variáveis na construção dos resistores.
Um resistor variável, potenciômetro ou potenciômetro, como é mais comumente chamado, é um bom exemplo de um divisor de tensão multirresistor dentro de um único pacote, pois pode ser considerado como milhares de minirresistências em série. Aqui, uma tensão fixa é aplicada nas duas conexões fixas externas e a tensão de saída variável é obtida do terminal do limpador. Os potenciômetros multivoltas permitem um controle mais preciso da tensão de saída.
O Circuito Divisor de Tensão é a maneira mais simples de produzir uma tensão mais baixa a partir de uma tensão mais alta e é o mecanismo operacional básico do potenciômetro.
Além de ser usada para calcular uma tensão de alimentação mais baixa, a fórmula do divisor de tensão também pode ser usada na análise de circuitos resistivos mais complexos contendo ramificações em série e paralelas. A fórmula do divisor de tensão ou potencial pode ser usada para determinar as quedas de tensão em torno de uma rede CC fechada ou como parte de várias leis de análise de circuito, como os teoremas de Kirchhoff ou de Thevenin.
Aplicações de resistores em série
Vimos que os resistores em série podem ser usados para produzir diferentes tensões entre si e esse tipo de rede de resistores é muito útil para produzir uma rede divisora de tensão. Se substituirmos um dos resistores no circuito divisor de tensão acima por um Sensor, como um termistor, resistor dependente de luz (LDR) ou até mesmo um interruptor, podemos converter uma quantidade analógica detectada em um sinal elétrico adequado que é capaz de ser medido.
Por exemplo, o circuito do termistor a seguir tem uma resistência de 10 KΩ a 25 ° C e uma resistência de 100Ω a 100 ° C. Calcule a tensão de saída (Vout) para ambas as temperaturas.
Circuito do termistor
A 25 ° C
A 100 ° C
Assim, mudando o resistor fixo de 1KΩ, R2 em nosso circuito simples acima para um resistor variável ou potenciômetro, um particular o ponto de ajuste da tensão de saída pode ser obtido em uma faixa de temperatura mais ampla.
Resumo dos resistores em série
Para resumir. Quando dois ou mais resistores são conectados de ponta a ponta em uma única ramificação, diz-se que os resistores estão conectados em série.Os resistores em série carregam a mesma corrente, mas a queda de tensão entre eles não é a mesma, pois seus valores de resistência individuais criarão diferentes quedas de tensão em cada resistor, conforme determinado pela Lei de Ohm (V = I * R). Então os circuitos em série são divisores de tensão.
Em uma rede de resistores em série, os resistores individuais somam-se para dar uma resistência equivalente, (RT) da combinação em série. Os resistores em um circuito em série podem ser trocados sem afetar a resistência total, a corrente ou a potência de cada resistor ou do circuito.
No próximo tutorial sobre resistores, veremos como conectar resistores em paralelo e mostre que a resistência total é a soma recíproca de todos os resistores somados e que a tensão é comum a um circuito paralelo.
