Partitore di tensione e partitore di corrente
Due semplici reti resistive permettono di ottenere una frazione di una tensione oppure di prevedere come una corrente si distribuisce tra più rami. In questa guida ricaviamo le formule, le colleghiamo alla Legge di Ohm e alle Leggi di Kirchhoff e analizziamo anche ciò che accade quando il circuito viene collegato a un carico reale.
Due concetti complementari
🔵 Partitore di tensione
Due o più impedenze in serie dividono la tensione totale in proporzione ai loro valori.
🟠 Partitore di corrente
Più rami in parallelo dividono la corrente totale in funzione delle rispettive conduttanze.
Come funziona un partitore di tensione?
Il partitore più semplice è formato da due resistenze R1 e R2 collegate in serie tra una tensione d’ingresso Vin e il riferimento GND. L’uscita Vout viene prelevata dal nodo tra le due resistenze.
Poiché R1 e R2 sono in serie, sono attraversate dalla stessa corrente. La tensione di uscita corrisponde alla caduta di tensione su R2.
Derivazione della formula del partitore di tensione
La resistenza totale è:
Con la Legge di Ohm, la corrente della serie vale:
La tensione su R2 vale Vout = I × R2. Sostituendo I otteniamo:
Simulatore interattivo: prova il partitore
Muovi i cursori per vedere in tempo reale come cambiano tensioni e correnti. Puoi passare dal partitore di tensione al partitore di corrente e, nella modalità tensione, attivare anche un carico reale RL collegato all’uscita.
Partitore di tensione
Regola Vin, R1 e R2. Il simulatore aggiorna Vout e la corrente nel partitore.
Partitore di corrente
Regola la corrente totale e i due rami resistivi. Il ramo meno resistivo riceve più corrente.
Esempio numerico: da 5 V a 2,5 V
Prendiamo Vin = 5 V, R1 = 10 kΩ e R2 = 10 kΩ.
I = 5 V / 20 kΩ = 0,25 mAP = I²R ≈ 0,625 mWIl problema reale: l’effetto del carico
La formula classica è esatta quando l’uscita non assorbe corrente significativa. Appena colleghiamo un carico RL tra Vout e GND, RL si trova in parallelo a R2.
La formula diventa quindi:
Vout = 5 × 5/(10+5) ≈ 1,67 V.
Senza carico avremmo avuto 2,5 V: il carico ha quindi alterato fortemente il partitore.
Resistenza d’uscita del partitore
Visto dal nodo di uscita, un partitore resistivo può essere rappresentato tramite l’equivalente di Thévenin. La tensione a vuoto è la normale Vout del partitore; la resistenza equivalente, spegnendo la sorgente ideale, è il parallelo tra R1 e R2.
Partitore di tensione con Arduino ed ESP32
Uno degli usi più comuni è adattare una tensione maggiore all’intervallo ammesso da un ingresso ADC. Per esempio, un partitore può ridurre una tensione da misurare prima di applicarla al pin analogico.
Esempio teorico: 5 V → circa 3,3 V
Con R1 = 5,1 kΩ e R2 = 10 kΩ:
Come funziona un partitore di corrente?
Quando una corrente totale entra in un nodo collegato a più rami in parallelo, la KCL impone che la corrente si distribuisca tra i rami e poi si ricomponga.
I due resistori sono in parallelo e quindi hanno la stessa tensione ai loro capi. Il ramo con resistenza più piccola assorbe la corrente maggiore.
Formula del partitore di corrente
Per due resistenze R1 e R2 in parallelo, la corrente nel ramo R1 vale:
Analogamente:
Esempio numerico del partitore di corrente
Una corrente totale di 6 mA alimenta due resistori in parallelo: R1 = 1 kΩ e R2 = 2 kΩ.
I1 = 6 mA × 2/(1+2) = 4 mA
I2 = 6 mA × 1/(1+2) = 2 mA
Il ramo da 1 kΩ, essendo meno resistivo, riceve il doppio della corrente del ramo da 2 kΩ.
Partitore di corrente con più rami
Per N rami in parallelo è più comodo lavorare con la conduttanza G = 1/R. La corrente nel ramo k è proporzionale alla sua conduttanza.
La stessa relazione può essere scritta usando la resistenza equivalente del parallelo:
Partitore di tensione e di corrente a confronto
| Caratteristica | Partitore di tensione | Partitore di corrente |
|---|---|---|
| Configurazione | Resistenze in serie | Resistenze in parallelo |
| Grandezza comune | Stessa corrente | Stessa tensione |
| Grandezza divisa | Tensione | Corrente |
| Valore maggiore di R | Riceve maggiore caduta di tensione | Riceve minore corrente |
| Legge chiave | Ohm + KVL | Ohm + KCL |
Errori comuni da evitare
- usare la formula del partitore di tensione ignorando il carico collegato all’uscita;
- invertire R1 e R2 senza considerare dove viene misurata Vout;
- pensare che un partitore possa alimentare qualsiasi carico senza variazioni;
- usare valori resistivi troppo bassi, aumentando inutilmente il consumo;
- usare valori troppo alti senza considerare correnti di bias, perdite e ingresso ADC;
- confondere il partitore di corrente con una semplice divisione aritmetica della corrente;
- dimenticare che nel parallelo la corrente maggiore attraversa il ramo meno resistivo.