Com es reparteixen la tensió i el corrent?
Gairebé tots els circuits electrònics tenen, en algun racó, unes quantes resistències que fixen tensions i corrents per a la resta de la placa. Les eines que resolen aquests trams tornen a aparèixer en tots els passos següents, i per això val la pena repassar-les amb calma.
En sèrie, el mateix corrent travessa totes les resistències, i la tensió de la font es reparteix en proporció a les resistències. És el divisor de tensió. En paral·lel, totes queden amb la mateixa tensió i el corrent es reparteix en proporció inversa a les resistències, en el divisor de corrent.
Quan el circuit no es redueix a sèrie i paral·lel, recorrem a les lleis de Kirchhoff. La dels nusos diu que el corrent que entra en un node és igual al que en surt, perquè la càrrega no s'acumula al fil, i la de les malles diu que les tensions sumades al llarg de qualsevol camí tancat donen zero, ja que tornem al mateix potencial.
Sembla que un divisor lliura una tensió fixa, però aquesta tensió baixa quan connectem una càrrega en paral·lel amb la resistència de baix. Com a regla pràctica, la caiguda tendeix a ser petita quan la càrrega és unes deu vegades més gran que aquesta resistència, cosa que podem comprovar al banc de proves.
El pont de Wheatstone compara dos divisors connectats a la mateixa font. Quan les raons són iguals, els punts del mig queden al mateix potencial i el multímetre entre ells marca zero, i així trobem una resistència desconeguda a partir de tres de conegudes, sense dependre de l'exactitud de l'aparell de mesura.
Per comentar
- Al divisor, mesura la tensió a B amb la càrrega desconnectada i després connectada. Quant baixa amb una càrrega d'\(1\ \text{k}\Omega\), i quant amb una de \(100\ \text{k}\Omega\)?
- Tria A DC i posa l'amperímetre a \(R_1\), a \(R_2\) i a la càrrega, d'un en un. El corrent que entra a B coincideix amb la suma dels que en surten?
- A «Dues malles», mesura la tensió a \(R_1\) i a \(R_3\) i suma-les amb la d'\(E_1\), amb els signes correctes. Què en queda?
- Al pont, ajusta \(R_3\) fins que el multímetre entre C i D marqui gairebé zero i calcula \(R_x\). Després, canvia \(R_x\) i repeteix-ho sense mirar el valor.
- Obre \(R_2\) amb el botó d'avaria i torna a mesurar. Quina lectura delataria una resistència oberta en una placa?