Construcción de un divisor de voltaje preciso con un potenciómetro

PIEZAS Y MATERIALES

• Dos baterías de 6 voltios
• Mina de lápiz de carbón (varilla grafito-arcilla) para portaminas mecánico
• Potenciómetro monovuelta, 5 kΩ – 50 kΩ, taper lineal (Radio Shack #271‑1714 – 271‑1716)
• Potenciómetro multivuelta, 1 kΩ – 20 kΩ, taper lineal (Radio Shack #271‑342, 271‑343, 900‑8583, 900‑8587 – 900‑8590)

INTRODUCCIÓN

Un potenciómetro funciona como un divisor de voltaje variable. Al girar su eje o deslizar su control, estableces la relación entre dos voltajes de salida.

Los potenciómetros están disponibles en configuraciones de montaje en panel y protoboard (PCB). Para este experimento cualquier estilo funcionará, pero se prefiere un potenciómetro lineal porque su resistencia cambia proporcionalmente con la posición. Los potenciómetros de taper de audio (logarítmicos), a menudo recuperados de radios, exhiben una relación no lineal y son menos adecuados para división de voltaje precisa.

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones en Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 6: «Circuitos Divisores y Leyes de Kirchhoff».

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Usar un voltímetro para leer voltaje a través de una red de resistores.
• Usar un óhmetro para verificar valores de resistores.
• Diseñar y analizar un divisor de voltaje.
• Demostrar cómo los voltajes se suman en serie.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Comienza con la mina de lápiz de grafito como resistor improvisado. Conecta ambos extremos de la varilla a una batería de 6 voltios usando clips de cocodrilo. Conecta un voltímetro a través de la varilla y mueve la punta roja a lo largo de su longitud. Observa cómo cambia la lectura; el máximo ocurre cuando la punta está en el punto medio, dividiendo la varilla en dos resistencias iguales.

Luego, recablea el voltímetro para medir solo el segmento superior de la varilla. Mueve la punta negra a lo largo de la varilla y nota la caída de voltaje. La lectura más alta aparece cuando la punta está cerca del terminal positivo, confirmando que la caída de voltaje es mayor a lo largo del segmento más largo.

Los potenciómetros manufacturados encapsulan una banda resistiva en una carcasa, con un cursor que se desliza o rota a lo largo de la banda. Un potenciómetro rotativo a menudo usa una pista espiral, requiriendo varias vueltas para recorrer el rango completo; esto es ideal para ajuste fino. Los potenciómetros lineales mueven el cursor linealmente a lo largo de la banda y pueden emplear un mecanismo deslizante o de tornillo para precisión multivuelta.

Al configurar un potenciómetro real, primero mide el voltaje de la batería. Luego, con el potenciómetro conectado, mide el voltaje entre el cursor y el extremo negativo de la batería. Gira el eje hasta que el voltímetro lea exactamente un tercio del voltaje total (≈ 2 V para una batería de 6 V). Finalmente, repite la medición con dos baterías en serie (≈ 12 V). La relación del voltaje del cursor al voltaje total debería permanecer 1:3, confirmando la precisión del divisor.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS

• Hoja de Trabajo Potenciómetros
• Hoja de Trabajo Circuitos Divisores de Voltaje
• Hoja de Trabajo Ecuaciones Simultáneas para Análisis de Circuitos