Partitore di Tensione e Partitore di Corrente: teoria, formule ed esercizi

Introduzione

Nell’analisi dei circuiti elettrici capita frequentemente di dover determinare la tensione ai capi di una resistenza oppure la corrente che attraversa uno specifico ramo. In molti casi non è necessario applicare ogni volta le Leggi di Kirchhoff o risolvere l’intero circuito: è sufficiente riconoscere particolari configurazioni circuitali, note come partitore di tensione e partitore di corrente.

Questi due strumenti consentono di semplificare notevolmente i calcoli e rappresentano uno dei metodi più utilizzati nell’elettrotecnica e nell’elettronica. In questa guida analizzeremo il loro principio di funzionamento, ricaveremo le formule e le applicheremo attraverso esempi pratici.

Cos’è un partitore di tensione

Il partitore di tensione è una configurazione costituita da due o più resistenze collegate in serie e alimentate da un generatore di tensione.

Poiché le resistenze sono attraversate dalla stessa corrente, la tensione del generatore si ripartisce proporzionalmente ai valori delle singole resistenze.

Come funziona il partitore di tensione

In sintesi sono delle disposizioni circuitali riconoscibili dalle caratteristiche appena descritte che si completano ovviamente con l’accoppiamento delle forze elettromotrici.

In Fig.1 un semplice circuito con un generatore di tensione E1 e due resistenze collegate in serie. Come osserviamo la corrente prodotta dal generatore è identica nel percorrere le due resistenze R1 e R2.

Ovviamente la caduta di tensione ai loro capi è diversa in quanto direttamente proporzionale al loro valore per la legge di Ohm.

Applicando dunque l’equazione all’unica maglia troviamo la corrente i circolante e successivamente calcoliamo la caduta di tensione ai capi di R2, cioè VR2:

La tensione ai capi di una resistenza è quindi direttamente proporzionale al valore della resistenza stessa. Una resistenza maggiore provoca una caduta di tensione maggiore, mentre una resistenza minore determina una caduta di tensione inferiore.

Quello esposto in figura è un partitore di tensione.

Dall’equazione si deduce che la caduta di tensione ai capi della resistenza R2 è data dal prodotto della tensione del generatore E1 per il valore della resistenza resistenza interessata, cioè R2, fratto la somma delle resistenze!

In forma più generica possiamo affermare che quanto detto vale per ogni singola resistenza di un circuito (Fig.2):

Formula del partitore di tensione

Se vuoi conoscere la tensione ai capi di una qualsiasi resistenza:

Vx = E · Rx / (R1 + R2 + … + Rn)

dove

R1…Rn = somma di tutte le resistenze in serie

E = tensione del generatore

Rx = resistenza sulla quale vuoi calcolare la tensione

⚠️ Attenzione

Le formule del partitore sono valide soltanto quando la configurazione del circuito corrisponde realmente a un partitore. Se viene collegato un carico alla tensione di uscita oppure sono presenti ulteriori rami che modificano la distribuzione delle correnti, il calcolo deve essere eseguito considerando anche tali elementi.

Applicazioni del partitore di tensione

Ad esempio:

• riduzione della tensione;
• sensori;
• circuiti elettronici;
• microcontrollori;
• alimentazione di componenti;
• partitori resistivi per misure.

Cos’è un partitore di corrente

Il partitore di corrente è una configurazione nella quale due o più resistenze sono collegate in parallelo. In questo caso la tensione ai capi di ciascun ramo (VAB) è la stessa, mentre la corrente proveniente dal generatore si suddivide tra i vari rami in funzione del valore delle resistenze (Fig.3).

Come funziona il partitore di corrente

In questo partitore gli elementi passivi sono disposti in parallelo e ciò significa che nel circuito rappresentativo, la corrente si dirama attraverso il nodo A (Fig.3). Per calcolare le correnti circolanti sulle resistenze R2 e R3 è indispensabile dunque calcolare la corrente i1 che entra nel nodo A.

A tale scopo eseguiamo l’analisi alla maglia tenendo in considerazione il parallelo R2//R3 e dunque sostituendola con la resistenza equivalente Req:

Calcolata la corrente i1 ritorniamo al circuito originale per evidenziare coma la tensione ai capi A e B, VAB, è uguale alla caduta di tensione ai capi di R2 e R3 (Fig.5) e pertanto:

Come vediamo, diversamente dalle formule del partitore di tensione, le correnti nei rami sono direttamente proporzionali alla corrente del nodo e alla resistenza opposta al ramo di cui vogliamo calcolare la corrente.

Maggiore è il valore della resistenza di un ramo, minore sarà la corrente che lo attraversa. Viceversa, il ramo con la resistenza minore sarà percorso dalla corrente maggiore.

Formula del partitore di corrente

Per due resistenze:

I1 = It × R2 / (R1 + R2)

I2 = It × R1 / (R1 + R2)

dove

• It = corrente totale
• I1 = corrente sul ramo R1
• I2 = corrente sul ramo R2

Noterai una cosa curiosa:

👉 la corrente che attraversa una resistenza si calcola usando la resistenza dell’altro ramo.

È proprio questa la caratteristica del partitore di corrente.

Differenza tra partitore di tensione e partitore di corrente

Da ricordare

🟢 Partitore di tensione

• Resistenze in serie
• Corrente uguale
• Si dividono le tensioni
• La tensione è direttamente proporzionale alla resistenza.

🔵 Partitore di corrente

• Resistenze in parallelo
• Tensione uguale
• Si dividono le correnti
• La corrente è inversamente proporzionale alla resistenza.

Errori più comuni nel partitore di tensione e partitore di corrente

• confondere serie e parallelo;
• applicare la formula quando il circuito non è un vero partitore;
• dimenticare il carico collegato;
• invertire le resistenze nella formula del partitore di corrente.

Conoscere il partitore di tensione e il partitore di corrente permette di velocizzare notevolmente la risoluzione dei circuiti.

Per approfondire il funzionamento del partitore di tensione è possibile consultare l’articolo di Encyclopaedia Britannica dedicato ai partitori resistivi.

Conclusioni

Il partitore di tensione e partitore di corrente rappresentano due strumenti fondamentali dell’analisi circuitale. Riconoscere queste configurazioni consente di semplificare notevolmente la risoluzione dei circuiti e di ridurre il numero di calcoli necessari. Prima di applicarne le formule è però indispensabile verificare che le condizioni di validità siano rispettate.

Domande frequenti (FAQ)

Quando si usa il partitore di tensione?

Quando le resistenze sono collegate in serie e sono percorse dalla stessa corrente.

Quando si usa il partitore di corrente?

Quando le resistenze sono collegate in parallelo e presentano la stessa tensione ai capi.

Perché nel partitore di corrente compare la resistenza opposta?

Perché la corrente si distribuisce in modo inversamente proporzionale ai valori delle resistenze.

Il partitore di tensione funziona con qualsiasi carico?

No. Se viene collegato un carico significativo, la tensione di uscita cambia ed è necessario considerare anche la resistenza del carico.

Qual è la differenza principale tra partitore di tensione e partitore di corrente?

Nel partitore di tensione si ripartisce la tensione, mentre nel partitore di corrente si ripartisce la corrente.

Tommaso Caligiuri

Classe 1964. Laureato in Ingegneria Informatica e Biomedica