Exercícios de divisor de tensão, com circuito

Teoria

Dois resistores em série dividem a tensão da fonte. A saída é a tensão em cima do resistor de baixo, o R2.

Vout = Vin × R2 ÷ (R1 + R2). Se os dois forem iguais, sai a metade. Quanto maior o R2 perto do R1, mais tensão na saída.

Divisor serve para sinal: ler a tensão de uma bateria no Arduino ou baixar 5 V para 3,3 V num pino. Para alimentar alguma coisa ele não serve, porque a tensão cai quando a carga puxa corrente. Para isso existe o regulador de tensão.

Na bancada, toque no R2 para ver a tensão de saída no multímetro.

Missão 1 Metade

Fonte de 12 V, R1 e R2 de 10 kΩ. Qual é a tensão de saída (em cima do R2)?

Dica

Os dois são iguais.

Resolução

12 × 10 ÷ (10 + 10) = 6 V. Iguais, cada um fica com a metade.

Missão 2 Desigual

Fonte de 9 V, R1 = 2,2 kΩ e R2 = 1 kΩ. Quanto sai em cima do R2?

Dica

Vout = 9 × 1 ÷ (2,2 + 1).

Resolução

9 × 1 ÷ 3,2 = 2,81 V. O R2 é o menor, então fica com a menor parte.

Missão 3 De 5 V para 3,3 V

Um sensor de 3,3 V vai ler um sinal de 5 V. Troque os resistores para a saída (R2) ficar entre 3,2 e 3,4 V.

Dica

A saída tem que ser uns 2/3 da entrada: o R2 precisa ser perto do dobro do R1.

Resolução

Com R1 = 1 kΩ e R2 = 1,8 kΩ: 5 × 1,8 ÷ 2,8 = 3,21 V. Outra dupla boa: 1,2 kΩ e 2,2 kΩ (3,24 V).

Missão 4 De 12 V para 5 V

Agora com 12 V na entrada. Deixe a saída entre 4,9 e 5,1 V.

Dica

R2 ÷ (R1 + R2) tem que dar 5 ÷ 12, uns 0,42. Tente o R1 um pouco maior que o R2.

Resolução

R1 = 4,7 kΩ e R2 = 3,3 kΩ: 12 × 3,3 ÷ 8 = 4,95 V. Para achar outras duplas, use a calculadora de divisor de tensão.

Missão 5 Serve para alimentar?

Esse divisor de 12 V para 5 V serve para alimentar um Arduino?

Sim: a saída já está em 5 V
Não: a tensão cai quando o Arduino puxa corrente

Dica

O Arduino puxa uns 50 mA. Quanto passa pelo divisor?

Resolução

Não. Pelo divisor passam só 1,5 mA. Quando o Arduino puxar dezenas de mA, a tensão da saída despenca. Para alimentar, use um regulador: veja a calculadora de 12 V para 5 V.