partitore di tensione mappa concettuale

Approfondisci

Il partitore di tensione è un circuito con due o più resistenze in serie che divide la tensione di alimentazione in frazioni proporzionali alle resistenze. La mappa spiega la formula del partitore, il funzionamento a vuoto e sotto carico, gli usi tipici come la lettura di sensori resistivi e i limiti dovuti all'effetto di carico, con esempi numerici semplici per lo studio della fisica e dell'elettronica di base.

Come funziona il partitore di tensione
In un partitore di tensione due resistenze, R1 e R2, sono collegate in serie tra la tensione di alimentazione Vin e la massa. Poiché sono in serie, la stessa corrente le attraversa e la tensione si riparte in cadute proporzionali ai valori delle resistenze. La tensione di uscita si preleva ai capi di R2 e vale Vout = Vin · R2 / (R1 + R2). La formula si ottiene applicando la legge di Ohm: la corrente è Vin diviso la resistenza totale, e la caduta su R2 è questa corrente moltiplicata per R2. È importante ricordare che la relazione vale a circuito aperto, cioè quando dall'uscita non viene prelevata corrente apprezzabile.

L'effetto del carico
Quando si collega un utilizzatore all'uscita del partitore, la sua resistenza si trova in parallelo con R2 e la resistenza equivalente di questo parallelo è minore di R2. Di conseguenza la frazione di tensione prelevata diminuisce e l'uscita reale è più bassa di quella calcolata con la formula a vuoto. Per ridurre l'errore si scelgono resistenze del partitore molto più piccole del carico, oppure si usa un buffer, ad esempio un amplificatore operazionale in configurazione non invertente, che preleva corrente trascurabile. In ogni caso il partitore non è adatto ad alimentare carichi che richiedono correnti elevate, perché la regolazione peggiora e la dissipazione aumenta.

Applicazioni pratiche
Un uso molto diffuso è la lettura di sensori resistivi: un termistore o una fotoresistenza viene inserito al posto di R2, così la tensione di uscita varia con la temperatura o con la luce e può essere letta da un convertitore analogico-digitale. Il potenziometro è un partitore regolabile: spostando il cursore si cambia il rapporto tra le due parti della resistenza e si ottiene una tensione variabile, come nel controllo del volume. I partitori servono anche per adattare livelli di segnale tra circuiti diversi e per polarizzare la base di un transistor. Va considerato che le tolleranze delle resistenze e la temperatura influenzano il valore effettivo dell'uscita.

Verifica con un esempio
Si consideri Vin = 9 V, R1 = 1 kΩ e R2 = 2 kΩ. La resistenza totale è 3 kΩ, quindi la corrente è 3 mA. La caduta su R2 vale 3 mA × 2 kΩ = 6 V, che coincide con il risultato della formula: 9 × 2/3 = 6 V. La caduta su R1 è 3 V e la somma delle due dà 9 V, in accordo con la legge delle maglie di Kirchhoff. Se si collega un carico di 2 kΩ in parallelo a R2, la resistenza equivalente scende a 1 kΩ e l'uscita cade a 4,5 V: un esempio concreto dell'effetto di carico, da tenere presente in ogni progetto reale.