¿Qué es un Divisor de Tensión?

   Es un circuito que divide la tensión de entrada en otras dos diferentes y más pequeñas.

   En electrónica y electricidad se usa para alimentar (proporcionar tensión de alimentación) a un aparato, con una
tensión más pequeña que la que proporcionan las pilas o baterías disponibles.

   Imagina que queremos alimentar una bombilla a 6V y solo disponemos de una pila de 10V. ¿Qué haremos?. Pues la respuesta es muy sencilla: Un divisor de tensión.

   Circuito Divisor de Tensión

   El circuito es muy sencillo, solo necesitamos 2 resistencias y conectarlas en serie como en el siguiente circuito:




   Nota: Si no tienes claro los circuitos en serie, te recomendamos que antes vayas al siguiente enlace: Circuitos Serie y Paralelo.

   Como ves en el circuito del divisor de tensión, al lado del circuito ya viene una fórmula. ¿De donde sale esa fórmula?

   Muy sencillo, vamos a demostrarla. 

   Las dos resistencias están en serie y por lo tanto:

   Rt = R1 + Rs

   Las intensidades del circuito, al ser en serie serán todas iguales:

   Ie o Itotal = I1 = Is

   La suma de las tensiones será igual a la tensión total:

   Ve = V1 + Vs

   Según la ley de ohm V = I x R; por lo que:

   V1 = I1 x R1

   Vs = Is x Rs

   Como todas las Intensidades son iguales las vamos a llamar I, con lo que nos queda:

   V1 = I x R1

   Vs = I x Rs

   Si ponemos estos valores en la fórmula Ve = V1 + Vs; tenemos:

   Ve = (I x R1) + (I x Rs) ; 

   Ve = I x R1 + I x R2; sacando factor común la I tenemos:

   Ve = I x (R1 + Rs). Si despejamos de esta fórmula la I tenemos que:

   I = Ve / (R1 + Rs).   Fórmula importante.

   Con todo esto ahora vamos a calcular la tensión de salida con la ley de ohm:

   Vs = I x Rs; recuerda que I = Is.  Sustituimos en esta fórmula el valor de I por el calculado anteriormente en la formula en negrita y nos quedará:



    Si cambiamos la Ve y la Rs de lugar, la ecuación es la misma, pero mas  bonita, por que dejamos las R por una lado y la V por otro. En definitiva, nos quedará la fórmula que queríamos demostrar al principio:



   Fíjate que R1 + Rs es igual a la resistencia total del circuito en serie (Rt), por eso a veces verás la fórmula con el divisor en lugar de R1 + Rs como Rt.

   Igual que hemos calculado Vs podríamos calcular V1 y nos quedaría:




   Aquí tienes el desarrollo completo de forma simplificada:

   

   ¿Y ahora qué? Pues ahora para montar nuestro divisor de tensión, conocemos el valor de Vs y el de Ve. Ponemos una resistencia cualquiera, elegida por nosotros, con un valor cualquiera para Rs, y lo que tendremos que hacer es despejar el valor de la otra resistencia R1.

   Veamos nuestro caso: Bombilla a 6V con una pila de 10V.

   Ve = 10V; Vs = 6V; lógicamente si Ve = V1 + Vs; si despejamos V1, será V1 = 4V. Como ves siempre la tensión de la resistencia de arriba será la tensión entrada menos la de salida (circuito en serie). 

   Imaginemos que ponemos una Rs de 100Ω (un valor cualquiera, o el valor de una resistencia que tengamos). En este caso ya podremos despejar R1 de la fórmula de Vs. Vamos hacerlo.

   Aplicando la fórmula principal de Vs, pero despejando el denominador (R1 + Rs) al otro lado de la ecuación, tendremos:

   Vs x (R1 + Rs) = Rs x Ve ===> Vs x R1 + Vs x Rs  = Rs x Ve  ===> 

   Vs x R1 = (Rs x Ve) - (Vs x Rs) con lo que despejando R1 ===>

   R1 = [(Rs x Ve) - (Vs x Rs)]/ Vs; si ponemos valores obtenemos el valor de R1. Para nuestro caso:

   R1 = [(100 x 10) - (6 x 100)]/ 6

   R1= 400/6 = 66,666Ω.

   Pues para construir nuestro divisor de tensión lo haremos con una resistencia R1 de valor 66,66Ω y una resistencia de salida Rs = 100Ω.

   Si no te gusta esta forma, hay otra más sencilla. Primero calculamos la I con Vs y luego con la ley de ohm en V1 despejamos la R1:

   Vs = I x Rs ==> I = Vs/Rs = 6/100 = 0.06A, Como esta I es iguala a la que paso por R1 y la V1 = 4V;

   V1 = I x R1 ==>  R1 = V1/I = 4/0,06 =66,66Ω; como ves sale lo mismo. Usa la forma que más te guste para calcular R1.

   ¿Funcionará de verdad? Comprobemos si es cierto.

  En nuestro circuito con los datos obtenidos tenemos que:

   Ve = I x Rt; de donde I = Ve/Rt = 10/(66,66 + 100) = 0,06A (por el segundo método esto ya lo tendríamos calculado).

   Con esa I; la  Vs = I x Rs = 0,06 x 100 = 6V ¡¡¡Comprobado!!! Tenemos a la salida los 6V que necesitamos.

   Ahora cualquier cosa que conectemos en paralelo con Rs, precisamente por estar en paralelo con ella, quedará a la misma tensión a la que está Rs, es decir 6V. Ya podremos conectar nuestra bombilla a 6V, con una pila de 10V.

   Como no existen resistencias de 66,66Ω pondremos la más cercana, por ejemplo de 60Ω con lo que tendremos un margen muy pequeño de error.

   Todo esto está muy bien pero para trabajar en vacío, es decir sin carga. ¿Qué pasa cuando conectamos la carga (la bombilla) en el circuito. Pues que todo cambia.



    Entonces.... ¿Problema resuelto? Pues depende. Para la mayoría de los casos esta forma teórica valdría, de hecho es la que más se usa, pero en la práctica real no.

   Al conectar el receptor, este tendrá una resistencia (RL) y el problema es que esta resistencia cambiará la I total del circuito, ya no será la I teórica calculada anteriormente, y si cambia la intensidad total del circuito, las caídas de tensión en R1 (la V1) y en Rs (la Vs) también cambiarán, ya que dependen de la I, modificando los valores de Vs, que ya no serán los 6V que realmente necesitamos. Fíjate como quedaría el divisor al poner la carga (bombilla):



   ¿Qué hacemos si queremos nuestro divisor de tensión real? ¡¡¡Tranquilidad tenemos la solución!!!

   Divisor de Tensión en Carga

   La solución es que calculemos primero la corriente que va a demandar nuestro receptor (la bombilla) y hacer los cálculos para el divisor en vacío, pero para una corriente 10 veces mayor. 

   La pila de 10V sería la entrada (Ventrada) y la bombilla funcionará a 6 V. La bombilla la colocaríamos en la tensión de salida (Vsalida). Lógicamente tenemos que conocer la intensidad que demandará nuestro aparato al conectarlo para que funcione correctamente. En nuestro caso la bombilla imaginemos que tiene una intensidad de 1mA (miliamperio) = 0,001A. 

   Datos iniciales: Ve, Vs, e Intensidad que consume el aparato de salida (en nuestro caso la bombilla)

    A veces no nos dan el valor directamente de la intensidad, pero si no es así, nos darán la potencia del aparato. Imagina que nuestra bombilla es de 0,006w. ¿Cual será su intensidad?. 

   Sabiendo la fórmula de la potencia es muy fácil calcular la intensidad, ya que sabemos la tensión a la que estará conectada, en nuestro caso a 6V:

   Potencia = V x I; despejando I = P/V.  En nuestro caso I = 0,006w/6 = 0,001A = 1mA

   Una vez que conocemos la intensidad que consume nuestro receptor, hacemos los cálculos del divisor del tensión en vació pero para una supuesta intensidad 10 veces mayor, es decir para una I de 0,001 x10 = 0,01A.

   Ya tenemos los datos iniciales. Ve = 10V; Vs = 6V; I = 0,01A. Ahora veamos como construimos el divisor de tensión.

   El problema es saber de que valor tendrían que ser las resistencias para que con 10V a la entrada obtengamos 6V a la salida con una intensidad de 0,01A. OJO estos 3 datos son siempre imprescindibles.

   Es muy fácil, solo hay que aplicar la ley de ohm en cada resistencia.

    V1 = R1 x I; despejamos R1; 

    R1 = V1/I = 4/0,01 = 400Ω

  de la misma forma Vs = Rs x I; 

   despejando Rs = Vs / I = 6/0,01 = 600Ω

   Si montamos nuestro divisor con esas dos resistencias, problema solucionado.

   Comprobemos que es cierto.

   ¿Qué tensión tendremos en Rs?

   Apliquemos la ley de ohm: Vs = Rs x I = 600Ω x 0,01A = 6V. ¡¡¡Perfecto!!!

   En V1 tendremos V1 = R1 x I = 400 x 0,01 = 4V

   ¿Qué pasará ahora cuando conectemos nuestro receptor (bombilla)? 

   Ahora aunque conectemos la bombilla a la salida, como el divisor está calculado para intensidades muy superiores, la intensidad que aumenta la total teórica del circuito en vacío es la de la bombilla 0,001A. Este aumento de intensidad no cambiará mucho los valores de V1 y Vs por que es muy pequeña (10 veces menor) respecto a la que circulaba en vacío, no produciendo grandes cambios. 

   Ahora sí ¡¡¡Problema solucionado!!!

   Divisor de Tensión Con Tensiones Variables

   Una forma sencilla de construir un divisor de tensión que nos valga para varias tensiones de salida diferentes es simplemente poner un potenciómetro en donde colocábamos la R1:



   Fíjate que ahora solo cambiando el valor del potenciómetro cambiaremos la tensión de salida. Aumentando o disminuyendo la resistencia del potenciómetro, aumentaremos o disminuiremos la tensión de salida. Ya tenemos nuestro divisor de tensión variable o regulador de tensión.