- Funcionamiento del circuito divisor de corriente
- Prueba del circuito divisor de corriente en hardware
- Aplicaciones actuales de divisores
Al diseñar un circuito electrónico, hay muchas situaciones en las que un circuito requiere diferentes valores de fuentes de voltaje y corriente. Por ejemplo, al configurar el voltaje preestablecido para un amplificador operacional, es muy común usar un circuito divisor de potencial para obtener los valores de voltaje requeridos. Pero, ¿y si necesitamos un valor específico de corriente? Similar al divisor de voltaje, existe otro tipo de circuito llamado divisor de corriente que se puede usar para dividir la corriente total en varios dentro de un circuito cerrado. Entonces, en este tutorial, aprenderemos cómo construir un circuito divisor de corriente simple usando el método resistivo (usando solo resistencias). Tenga en cuenta que también es posible hacer un divisor de corriente utilizando inductores y el funcionamiento de ambos circuitos será el mismo.
Funcionamiento del circuito divisor de corriente
Una resistencia es el componente pasivo más utilizado en la electrónica y es muy fácil construir un divisor de corriente utilizando resistencias. El divisor de corriente es un circuito lineal que divide la corriente total que fluye hacia un circuito y crea una división o produce una fracción de la corriente total.
De acuerdo con la regla del divisor de corriente, la corriente que fluye a través de cualquier rama paralela de un circuito será igual al producto de la corriente total y la relación entre la resistencia de la rama opuesta y la resistencia total. Por lo tanto, con la regla del divisor de corriente, podemos calcular la corriente que fluye a través de una rama si conocemos el valor total de corriente y resistencia de otras ramas. Comprenderemos más sobre esto a medida que avancemos.
El divisor de corriente se puede construir fácilmente usando KCL (Ley de corriente de Kirchhoff) y Ley de Ohm. Veamos cómo ocurre esta división en un circuito resistivo conectado en paralelo.
En la imagen de arriba, dos resistencias de 1 Ohm están conectadas en paralelo, que es R1 y R2. Estas dos resistencias comparten la corriente total que fluye a través de la resistencia. Dado que el voltaje en estas dos resistencias es el mismo, la corriente que fluye a través de cada resistencia se puede calcular utilizando la fórmula del divisor de corriente
Por lo tanto, la corriente total es I Total = I R1 + I R2 según la ley de corriente de Kirchoff.
Ahora, para encontrar la corriente de cada resistor, usamos la ley de Ohm I = V / R en cada resistor. En cuyo caso, Yo R1 = V / R1 y yo R2 = V / R2
Por lo tanto, si usamos estos valores en I Total = I R1 + I R2, la corriente total será
Corriente total = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Así, V = Yo total (1 / R1 + 1 / R2) -1 = Yo total (R1R2 / R1 + R2)
Entonces, si podemos calcular la resistencia total y la corriente total, entonces, usando la fórmula anterior, podemos obtener la corriente dividida a través de la resistencia. Las fórmulas de la regla divisora actual para calcular la corriente a través de R1 se pueden dar como
Yo R1 = V / R1 = Yo totalizo Yo R1 = Yo totalizo (R2 / (R1 + R2))
De manera similar, las fórmulas de la regla del divisor actual para calcular la corriente a través de R2 se pueden dar como
Yo R2 = V / R2 = Yo totalizo Yo R2 = Yo totalizo (R1 / (R1 + R2))
Por lo tanto, cuando las resistencias son más de dos, es necesario calcular la resistencia total o equivalente para averiguar la corriente dividida en cada resistencia utilizando la fórmula
Yo = V / R
Prueba del circuito divisor de corriente en hardware
Veamos cómo funciona este divisor de corriente en un escenario real.
Hay tres resistencias en el esquema anterior que están conectadas a una fuente de corriente fija o constante de 1A. Todas las resistencias están clasificadas como 1 ohmio. Por lo tanto, R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Este circuito se prueba en la placa de pruebas conectando las resistencias una por una en una configuración en paralelo con una fuente de corriente constante de 1A conectada a través del circuito. También puede consultar este circuito simple de corriente constante para aprender cómo funciona la fuente de corriente y cómo construir uno por nuestra cuenta. En la imagen de abajo, una sola resistencia está conectada a través del circuito.
La corriente muestra 1A en el multímetro cuando se conecta a través de la resistencia. A continuación, se agrega una segunda resistencia de 1 ohmios. La corriente se redujo a la mitad, aproximadamente 500 mA en cada resistencia, como se muestra a continuación
¿Por qué ha sucedido esto? Averigüemos usando el cálculo del divisor actual. Cuando dos resistencias de 1 ohmio se conectan en paralelo, la resistencia equivalente será:
R Equivalente = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0.5 Ohms
Por lo tanto, cuando dos resistencias de 1 ohmio conectadas en paralelo, la resistencia equivalente se convirtió en 0,5 ohmios. Por lo tanto, la corriente a través del R1 es
I R1 = I total (R equivalente / R1) I R1 = 1A (0.5 Ohms / 1 Ohms) = 0.5 Amps
La misma cantidad de corriente fluye a través de la otra resistencia porque R2 es la misma resistencia de 1 ohmio y la corriente es constante hasta 1A. El multímetro muestra aproximadamente 0,5 amperios que fluyen a través de las dos resistencias.
Ahora se conecta una resistencia adicional de 1 ohmio en el circuito. El multímetro ahora muestra que aproximadamente 0.33 A de corriente fluye a través de cada resistencia.
Como hay tres resistencias conectadas en paralelo, averigüemos la resistencia equivalente de las tres resistencias en conexión en paralelo.
R equivalente = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R equivalente = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R equivalente = 1/3 R equivalente = 0,33 Ohmios
Ahora, la corriente a través de cada resistencia, IR = I total (R equivalente / R1) IR = 1 Amp x (0.33 Ohms / 1 Ohms) IR = 0.33 Amp
El multímetro muestra que aproximadamente 0.33 amperios fluyen en cada resistencia, ya que todas las resistencias tienen un valor de 1 ohmio y están conectadas en un circuito donde el flujo de corriente se fija con 1A. También puedes ver el video al final de la página para comprobar cómo funciona el circuito.
Aplicaciones actuales de divisores
La principal aplicación del divisor de corriente es producir una fracción de la corriente total disponible en el circuito. Sin embargo, en algunos casos, el componente que se utiliza para transportar la corriente tiene un límite de cuánta corriente fluye realmente a través del componente. La sobrecorriente provoca una mayor disipación de calor, así como reduce la esperanza de vida de los componentes. Al usar un divisor de corriente, la corriente que fluye a través de un componente se puede minimizar y, por lo tanto, se puede usar un tamaño de componente más pequeño.
Por ejemplo, en un caso en el que se requiera una potencia de resistencia mayor; agregar varias resistencias en paralelo disminuye la disipación de calor, y las resistencias de vataje más pequeñas pueden hacer el mismo trabajo.