Las caídas de tensión no suman - pregunta de principiante

Question

Soy bastante nuevo en la electrónica y estoy jugando con un circuito en serie muy simple - 2 resistencias de ~220k Ohm y una fuente de alimentación de 3v, que estoy midiendo con un multímetro digital.

Si mido la tensión a través de ambas resistencias (o directamente a través de los terminales de la fuente de alimentación) obtengo una lectura de 3,37 voltios, pero si tomo una lectura a través de las resistencias individuales obtengo 1,656 y 1,676 V (sumando 3,332). Me pregunto a qué se debe la diferencia de voltaje total. Incluso si el multímetro no estuviera bien calibrado, esperaría que fuera consistente.

Gracias.

Answer 1

Un medidor de tensión típico tiene una resistencia de entrada de unos 10 MOhm, que tienes que tener en cuenta en tu cálculo. El error de medición es de aproximadamente un 2%.

Answer 2

Asumo que este es el circuito que estás probando

Normalmente, un voltímetro ( PMMC ) tipo:

Es un galvanómetro con una enorme resistencia en serie ( Mega ohmios ), de manera que una cantidad muy pequeña de corriente pasa a través de él siempre que este voltímetro se conecta en paralelo con una resistencia

Para el circuito mostrado

Tensión fuente es de 3,3 V

Corriente = 0,0075 A

Carga resistencias \= 220 Ω cada

La caída de tensión a través de cada uno de los 220 Ω es de 1,65 V = (0,0075 * 220)

PERO cuando conecte su voltímetro ahora

Suponiendo que: R La resistencia del voltímetro = 10 MΩ Y quieres medir la caída a través de una de tus resistencias

así que ahora conectarás tu voltímetro en PARALELO con una de estas resistencias de 220 Ω

Ahora estás añadiendo una resistencia en paralelo con tu carga de valor 10 MΩ

Así que la corriente ahora no es de 0,0075 A, ya que la resistencia equivalente del circuito ya no es la de las dos series 220 Ω sólo resistencias

es una combinación de dos resistencias paralelas 220 Ω , 10 MΩ y una resistencia en serie 220 Ω de manera que la resistencia equivalente es ahora de 439,9951 Ω (casi menos que 440)

por lo que no tendrá la misma cantidad de corriente (0,0075 A) sino una cantidad de corriente ligeramente superior en este caso (0,00750008249 A) ¡Casi 0,0075!

Esto, a su vez, afecta a la caída de tensión a través de cada resistencia en un valor muy, muy pequeño, que solemos despreciar

Por lo tanto, se espera una lectura ligeramente menor que el valor calculado

Hay otros factores que también afectan a su lectura, como

• La resistencia de salida de la fuente

• Pérdidas de cables

Answer 3

Hay varias fuentes de error en sus mediciones. Una es la resistencia de entrada del medidor. Otra es el error de calibración de la escala completa. También tenemos el error de offset y los errores de no linealidad. El offset es normalmente insignificante con los medidores modernos y la no linealidad es bastante baja para la mayoría de los medidores (no todos). La no linealidad para un medidor de 3,5 dígitos basado en el 7106 suele ser de +/-0,2 cuentas. Asumo que tienes un medidor de este tipo.

Así pues, una buena aproximación de primer orden del error en la lectura de una tensión con impedancia de fuente RS es Vr = Vx * (Rin/(Rin+Rs)*(1+a) donde |a| << 1 es el error de fondo de escala para un rango particular y Rin es la resistencia de entrada para un rango determinado. En tu caso, dos resistencias iguales de valor R conectadas a una fuente de tensión rígida, la resistencia de la fuente es R/2 para las medidas a través de cada resistencia o 110K \$\Omega\$ .

Mirando el total de las dos mediciones de resistencias estrechamente iguales tenemos:

Vt ~= Vx * Rin/(Rin+Rs)*(1+a1). La medición del total es simplemente

Vx = Vx * (1 + a2)

Por tanto, Vt/Vm = Rin/(Rin+Rs)*(1+a1)/(1+a2).

Para poner algunos números a estos errores, si la resistencia de entrada es de 10M y el error en la escala de 2V es de -0,2% y el error en la escala de 20V es de +0,2%, la relación sería de 0,985. Si se mide en la misma escala, el error sería de 0,989, ignorando la incertidumbre de +/- 0,5 cuentas en cada medición. Tu número era 3,37/3,332 =0,989, así que si las suposiciones eran correctas tuvo suerte al utilizar los dos rangos diferentes- el error podría haber sido mucho mayor.