UNIVERSIDADE SÃO MARCOS
FACULDADE DE ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES
LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE – I
MÓDULO 2 – POTENCIÔMETRO
PARTE TEÓRICA
1. OBJETIVOS
Uma vez completado este módulo, deveremos estar capacitados para:
a) Identificar o circuito elétrico vinculado a um potenciômetro, mostrando as conexões dos
terminais e do contato deslizante.
b) Utilizar o princípio da divisão de tensão para determinar a tensão de um potenciômetro
a vazio.
c) Calcular a resistência equivalente de um potenciômetro.
2. NOÇÕES TEÓRICAS
Na Figura 1(a) podemos observar o símbolo de um potenciômetro.
Figura 1(a)
O potenciômetro se constitui de um resistor que tem terminais em seus extremos e possui
uma forma circular, tal como está mostrado na Figura 1(b).
Figura 1(b)
O terminal central está conectado a um contato deslizante que se move pelo resistor. A
Figura 1(c) apresenta o potenciômetro representado de outra maneira visando ilustrar que
é um resistor.
Figura 1(c)
Este potenciômetro tem um valor de 1.000 Ω entre os terminais A e B. O terminal C está
conectado a uma seta que pode ser movida fazendo um contato com o resistor. A
resistência RCB entre os terminais C e B é de 500 Ω. O restante do total de 1.000 Ω se
constitui na resistência de 500 Ω RAC entre C e A. Na Figura 1(c), o contato deslizante
está no centro do potenciômetro.
Na Figura 1(d) o contato deslizante moveu-se para cima, fazendo com que a resistência
RCB entre C e B seja de 250 Ω. O restante do total de 1.000 Ω é RAC que tem um valor de
750 Ω. A relação é sempre:
RT = RAC + RCB
Figura 1(d)
2
Na Figura 2(a), os terminais dos extremos do potenciômetro estão conectados a uma
fonte de tensão, tal como uma bateria ou uma fonte de alimentação eletrônica. A corrente
circula pelo circuito e a queda de tensão VAB é de 12 V
Figura 2(a)
O contato deslizante é o central. A queda de tensão VAC é de 6 V e queda de tensão VCB
também é de 6 V. Estas quedas de tensões podem ser calculadas pelo princípio da
divisão de tensão.
RAC
500
VAC = ---------------- x VAB = ---------------- x 12 = 6 V
RAC + RCB
500 + 500
RCB
500
VCB = ---------------- x VAB = ---------------- x 12 = 6 V
RAC + RCB
500 + 500
O contato deslizante do potenciômetro se locomove de 320°, desde o terminal B, para
poder variar a resistência desde 0 Ω até o valor da resistência total, que neste exemplo é
de 1.000 Ω. Na Figura 2(b), o contato deslizante sofreu um deslocamento para cima,
fazendo com que a resistência RAC fosse de 800 Ω, o que equivale a 80% da rotação total
do contato deslizante desde o início. O valor correspondente a 80% da resistência total é:
RAC = 80% x 1.000 = 800 Ω
RCB = 1.000 – 800 = 200 Ω
Figura 2(b)
3
A tensão de saída, que é VAC, é novamente calculada através do princípio da divisão das
tensões.
RAC
800
800
VAC = ---------------- x VAB = ---------------- x 12 = ---------- x 12 = 0,8 x 12 = 9,6 V
RAC + RCB
800 + 200
1.000
A tensão de saída pode ser representada num gráfico em função dos graus de rotação do
contato deslizante ou em função do percentual da resistência total.
A Figura 3 apresenta o gráfico da tensão de saída alocada no eixo vertical e o percentual
da resistência total posta no eixo horizontal.
Figura 3
Em 0% da resistência, a tensão de saída é de 0 V. Em 50%, a tensão de saída é de 50%
do total de 12 V. Em 60%, a tensão é de 60% da tensão total. Esta é a relação entre a
tensão total e a resistência para todos os valores. Estes valores produzem um gráfico
linear como vemos na Figura 3.
2.1 POTENCIÔMETRO COM CARGA
Em certas ocasiões podemos utilizar o potenciômetro sem carga tal como foi visto
anteriormente, mas também podemos vir a utilizá-lo como o mostrado na Figura 4(a).
Figura 4(a)
4
O resistor de carga converte o circuito em um circuito série-paralelo. O extremo superior
do potenciômetro, que é RCB, está em série com o extremo inferior RAC que está em
paralelo com o resistor de carga RL. Devido ao fato de haver somente dois resistores em
paralelo, para podermos calcular a resistência equivalente podemos usar o método da
soma-produto. O potenciômetro foi movido de forma que seu contato deslizante tenha
percorrido 50% de sua rotação total, o que corresponde a 50% da resistência do
potenciômetro.
RAC = 50% x 1.000 = 0,50 x 1.000 = 500 Ω
Quando conectarmos uma carga, RAC passa a ter um novo valor devido ao fato da
resistência de carga ter sido colocada em paralelo a ela.
RAC x RCB
500 x 500
RAC = ---------------- = ---------------- = 250 Ω
RAC + RCB
500 + 500
Na Figura 4(b) está representado o novo circuito equivalente. O circuito paralelo que
contém o resistor de carga é agora representado por um único resistor equivalente.
Figura 4(b)
2.2 TENSÃO DE SAÍDA
O método da divisão de tensão novamente é utilizado para determinar a tensão de saída.
RAC
250
250
VOUT = VAC = ---------------- x VAB = ---------------- x 12 = -------- x 12 = 4 V
RAC + RCB
250 + 500
750
A tensão de saída será de 6 V quando o contato deslizante estiver no centro do
potenciômetro e a vazio, e apresentará uma queda para 4 V quando for conectada uma
carga de 500 Ω. Esse valor está indicado no gráfico da curva inferior da Figura 5, com
uma rotação de 50%.
Quando o contato deslizante for rotacionado em 80% do valor total, a resistência da parte
inferior do potenciômetro será de:
RAC = 80% x 1.000 = 0,80 x 1.000 = 800 Ω
5
A nova resistência com a carga de 500 Ω será:
RAC x RCB
800 x 500
RAC = ---------------- = ---------------- = 308 Ω
RAC + RCB
800 + 500
Através do método da divisão de tensão, teremos que a tensão de saída será:
RAC
308
308
VOUT = VAC = ---------------- x VAB = ---------------- x 12 = -------- x 12 = 7,3 V
RAC + RCB
308 + 500
508
Este valor também está indicado na região não linear do gráfico da Figura 5.
Figura 5
3. TESTE
3.1 Desenhe o circuito elétrico da parte interna do potenciômetro.
3.2 A tensão de saída de um potenciômetro com carga é igual a tensão de entrada
multiplicada pelo percentual de rotação?
3.3 Podemos concluir que é verdadeiro quando a saída tiver uma resistência de carga?
3.4 Demonstre que a tensão de saída de um potenciômetro de 3.000 Ω com uma rotação
de 30% e uma tensão de entrada de 5 V é de 1,5 V a vazio, e que será de 1,1 V quando
tiver uma resistência de carga de 1.800 Ω.
Agora estamos preparados para começar as atividades de aprendizagem no laboratório
em Potenciômetros.
Referência: EB – 102 – Circuitos de Corrente Contínua II – DEGEM SYSTEMS
(Antecedentes Teóricos)
Apostila Traduzida pelo Professor Carlos Henrique Faria
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