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Fuente de corriente y fuentes de corriente dependientes

Circuitos de corriente continua

Como su nombre lo indica, un fuente actual Es un elemento de circuito que mantiene una constante.el flujo de corriente independientemente de la tensión desarrollada en sus terminales, ya que esta tensión está determinada por otros elementos del circuito. Es decir, una fuente de corriente constante ideal proporciona continuamente una cantidad específica de corriente independientemente de la impedancia que esté impulsando y, como tal, una fuente de corriente ideal podría, en teoría, suministrar una cantidad infinita de energía. Por lo tanto, al igual que una fuente de voltaje puede clasificarse, por ejemplo, como 5 voltios o 10 voltios, etc., una fuente de corriente también tendrá una clasificación de corriente, por ejemplo, 3 amperios o 15 amperios, etc.

Las fuentes de corriente constante ideal están representadas ende manera similar a las fuentes de voltaje, pero esta vez el símbolo de la fuente de corriente es el de un círculo con una flecha adentro para indicar la dirección del flujo de la corriente. La dirección de la corriente corresponderá a la polaridad de la tensión correspondiente, que sale del terminal positivo. La letra "i" se usa para indicar que es una fuente actual como se muestra.

Fuente de corriente ideal

fuente de corriente ideal

Entonces una fuente de corriente ideal se llama“Fuente de corriente constante”, ya que proporciona una corriente de estado constante constante independiente de la carga conectada a ella, produciendo una característica I-V representada por una línea recta. Al igual que con las fuentes de voltaje, la fuente de corriente puede ser independiente (ideal) o dependiente (controlada) por un voltaje o corriente en otra parte del circuito, que a su vez puede ser constante o variable en el tiempo.

Las fuentes de corriente independientes ideales son típicamentese utiliza para resolver teoremas de circuitos y para técnicas de análisis de circuitos para circuitos que contienen elementos activos reales. La forma más simple de una fuente de corriente es una resistencia en serie con una fuente de voltaje que crea corrientes que van desde unos pocos miliamperios hasta muchos cientos de amperios. Recuerde que una fuente de corriente de valor cero es un circuito abierto como R = 0.

El concepto de una fuente actual es el de unElemento de dos terminales que permite el flujo de corriente indicado por la dirección de la flecha. Luego, una fuente de corriente tiene un valor, i, en unidades de amperios, (A) que normalmente se abrevia a amperios. La relación física entre una fuente de corriente y las variables de voltaje alrededor de una red está dada por la ley de Ohm, ya que estas variables de voltaje y corriente tendrán valores específicos.

Puede ser difícil especificar la magnitud ypolaridad de voltaje de una fuente de corriente ideal en función de la corriente, especialmente si hay otras fuentes de voltaje o corriente en el circuito conectado. Entonces podemos conocer la corriente suministrada por la fuente de corriente, pero no la tensión a través de ella, a menos que se proporcione la potencia suministrada por la fuente de corriente, como P = V * I.

Sin embargo, si la fuente actual es la única fuentedentro del circuito, entonces será más fácil establecer la polaridad del voltaje a través de la fuente. Sin embargo, si hay más de una fuente, el voltaje del terminal dependerá de la red en la que la fuente esté conectada.

Conectando Fuentes de Corriente Juntas

Al igual que las fuentes de voltaje, las fuentes de corriente idealesTambién pueden conectarse entre sí para aumentar (o disminuir) la corriente disponible. Pero hay reglas sobre cómo se pueden conectar dos o más fuentes de corriente independientes con valores diferentes, ya sea en serie o en paralelo.

Fuente de corriente en paralelo

fuente de corriente en paralelo

Conectando dos o más fuentes de corriente enparalelo es equivalente a una fuente de corriente cuya salida de corriente total se proporciona como la adición algebraica de las corrientes de fuente individuales. Aquí en este ejemplo, dos fuentes de corriente de 5 amperios se combinan para producir 10 amperios como yoT = Yo1 + Yo2.

Las fuentes actuales de diferentes valores pueden serconectados entre sí en paralelo. Por ejemplo, uno de 5 amperios y uno de 3 amperios se combinarían para proporcionar una fuente de corriente única de 8 amperios, ya que las flechas que representan la fuente actual apuntan en la misma dirección. Luego, a medida que las dos corrientes se suman, se dice que su conexión es: ayuda paralela.

Si bien no es la mejor práctica para el análisis de circuitos,Las conexiones paralelas opuestas utilizan fuentes de corriente que están conectadas en direcciones opuestas para formar una sola fuente de corriente cuyo valor es la resta algebraica de las fuentes individuales.

Fuentes de corriente opuestas paralelas

Fuentes de corriente opuestas paralelas

Aquí, como las dos fuentes de corriente están conectadas enen direcciones opuestas (indicadas por sus flechas), las dos corrientes se restan una de la otra, ya que ambas proporcionan una trayectoria de bucle cerrado para una corriente en circulación que cumple con la Ley de Corriente de Kirchoff, KCL. Entonces, por ejemplo, dos fuentes de corriente de 5 amperios cada una darían como resultado una salida cero como 5A -5A = 0A. Del mismo modo, si las dos corrientes son de valores diferentes, 5A y 3A, entonces la salida será el valor restado con la corriente más pequeña sustraída de la corriente más grande. Resultando en una IT de 5 - 3 = 2A.

Hemos visto que las fuentes de corriente ideales pueden serconectados entre sí en paralelo para formar fuentes de corriente paralelas o paralelas. Lo que no está permitido o no es la mejor práctica para el análisis de circuitos, es conectar las fuentes de corriente ideales en combinaciones en serie.

Fuentes de corriente en serie

fuente de corriente en serie

No se permite conectar las fuentes de corriente.Juntos en serie, ya sea del mismo valor o con valores diferentes. Aquí, en este ejemplo, dos fuentes de corriente de 5 amperios cada una están conectadas en serie, pero cuál es el valor actual resultante. Es igual a una fuente de 5 amperios, o es igual a la suma de las dos fuentes, es decir 10 amperios. Luego, las fuentes de corriente conectadas en serie agregan un factor desconocido al análisis del circuito, lo cual no es bueno.

Además, otra razón por la cual las fuentes conectadas en serieno están permitidas para las técnicas de análisis de circuitos porque pueden no suministrar la misma corriente en la misma dirección. Para las fuentes de corriente ideales no existen corrientes de ayuda a series o series opuestas.

Fuente de corriente Ejemplo No1

Dos fuentes de corriente de 250 miliamperios y 150.Los miliamperios respectivamente están conectados entre sí en una configuración de ayuda paralela para suministrar una carga conectada de 20 ohmios. Calcule la caída de voltaje a través de la carga y la potencia disipada. Dibuja el circuito.

ecuación de corriente de suministro

Entonces yoT = 0.4A o 400mA, VR = 8V, y PR = 3.2W

Fuente de corriente práctica

Hemos visto que una corriente constante ideal.La fuente puede suministrar la misma cantidad de corriente indefinidamente independientemente del voltaje en sus terminales, por lo que es una fuente independiente. Por lo tanto, esto implica que la fuente de corriente tiene una resistencia interna infinita, (R =). Esta idea funciona bien para las técnicas de análisis de circuitos, pero en el mundo real, las fuentes de corriente se comportan de manera un poco diferente, ya que las fuentes de corriente prácticas siempre tienen una resistencia interna, no importa cuán grande (generalmente en el rango de mega-ohmios), lo que hace que la fuente generada varíe algo con la carga.

Una fuente de corriente práctica o no ideal puede representarse como una fuente ideal con una resistencia interna conectada a través de ella. La resistencia interna (RPAG) produce el mismo efecto que una resistencia conectada en paralelo (derivación) con la fuente de corriente como se muestra. Recuerde que los elementos del circuito en paralelo tienen exactamente la misma caída de voltaje a través de ellos.

Fuente de corriente ideal y práctica

fuente de corriente practica

Habrás notado que una corriente práctica.La fuente se asemeja mucho a la de un circuito equivalente de Norton, ya que el teorema de Norton establece que "cualquier red de CC lineal puede ser reemplazada por un circuito equivalente que consiste en una fuente de corriente constante, IS en paralelo con una resistencia, RPAG". Tenga en cuenta que si esta resistencia paralela es muy baja, RPAG = 0, la fuente de corriente está cortocircuitada. Cuando la resistencia paralela es muy alta o infinita, RPAG ≈ ∞, la fuente actual se puede modelar como ideal.

Una fuente de corriente ideal traza una línea horizontalen la característica I-V como se muestra anteriormente. Sin embargo, como las fuentes de corriente prácticas tienen una resistencia de fuente interna, esto toma parte de la corriente, por lo que la característica de esta fuente práctica no es plana y horizontal, sino que se reducirá a medida que la corriente ahora se divide en dos partes, con una parte de la corriente fluyendo hacia la resistencia paralela, RPAG y la otra parte de la corriente que fluye directamente a los terminales de salida.

La ley de ohmios nos dice que cuando una corriente, (i) fluye a través de una resistencia, (R) se produce una caída de voltaje a través de la misma resistencia. El valor de esta caída de voltaje se dará como i * RPAG. Entonces vAFUERA será igual a la caída de voltaje en la resistencia sin carga adjunta. Recordamos que para una fuente de corriente ideal, RPAG es infinito ya que no hay resistencia interna, por lo tanto, el voltaje del terminal será cero ya que no hay caída de voltaje.

La suma de la corriente alrededor del bucle dada por la ley actual de Kirchoff, KCL es: IAFUERA = YoS - VS/ RPAG. Esta ecuación se puede trazar para dar las características I-V de la corriente de salida. Se da como una línea recta con una pendiente –RPAG que intersecta el eje de tensión vertical en el mismo punto que yoS cuando la fuente es ideal como se muestra.

Características prácticas de la fuente de corriente

Características prácticas de la fuente de corriente.

Por lo tanto, todas las fuentes de corriente ideales tendrán unLas fuentes de corriente I-V características de línea recta pero no ideales o reales tendrán una característica I-V que está ligeramente inclinada hacia abajo en una cantidad igual a VAFUERA/ RPAG donde RPAG Es la fuente de resistencia interna.

Fuente de corriente Ejemplo No2

Una fuente de corriente práctica consiste en un ideal 3A.Fuente de corriente que tiene una resistencia interna de 500 ohmios. Sin carga, calcule la tensión de los terminales del circuito abierto de las fuentes de corriente y la potencia sin carga absorbida por la resistencia interna.

1. Valores sin carga:

sin valores de carga

Luego, la tensión del circuito abierto a través de la fuente de resistencia interna y los terminales A y B (VAB) se calcula a 1500 voltios.

Parte 2: Si se conecta una resistencia de carga de 250 ohmios a los terminales de la misma fuente de corriente práctica, calcule la corriente a través de cada resistencia, la potencia absorbida por cada resistencia y la caída de voltaje a través de la resistencia de carga. Dibuja el circuito.

2. Datos dados con carga conectada: IS = 3A, RPAG = 500Ω y RL = 250Ω

ejemplo de circuito

2a. Para encontrar las corrientes en cada rama resistiva, podemos usar la regla de división actual.

ecuación actual

2b. La potencia absorbida por cada resistencia se da como:

Potencia absorbida por las resistencias.

2c. Entonces la caída de tensión a través de la resistencia de carga, RL se da como

caída de voltaje a través de la resistencia

Podemos ver que la tensión terminal de unala fuente de corriente práctica en circuito abierto puede ser muy alta, producirá cualquier voltaje necesario, 1500 voltios en este ejemplo, para suministrar la corriente especificada. En teoría, esta tensión terminal puede ser infinita cuando la fuente intenta entregar la corriente nominal.

La conexión de una carga a través de sus terminalesreduzca el voltaje, 500 voltios en este ejemplo, ya que ahora la corriente tiene que ir a algún lugar y para una fuente de corriente constante, el voltaje del terminal es directamente proporcional a la resistencia de carga.

En el caso de fuentes de corriente no ideales queCada uno tiene una resistencia interna, la resistencia interna total (o impedancia) será el resultado de combinarlos en paralelo, exactamente igual que para resistencias en paralelo.

Fuente de corriente dependiente

Ahora sabemos que una fuente de corriente ideal proporcionauna cantidad especificada de corriente completamente independiente de la tensión que la atraviesa y como tal producirá la tensión necesaria para mantener la corriente requerida. Esto lo hace completamente independiente del circuito al que está conectado, lo que resulta en que se le llame un fuente de corriente independiente ideal.

Una fuente de corriente controlada o dependiente en elotra parte cambia su corriente disponible dependiendo de la tensión a través, o la corriente a través, algún otro elemento conectado al circuito. En otras palabras, la salida de una fuente de corriente dependiente es controlada por otro voltaje o corriente.

Las fuentes de corriente dependientes se comportan de manera similar a laFuentes actuales que hemos visto hasta ahora, tanto ideales (independientes) como prácticas. La diferencia esta vez es que una fuente de corriente dependiente puede ser controlada por un voltaje o corriente de entrada. Una fuente de corriente que depende de una entrada de voltaje generalmente se denomina Fuente de corriente controlada por voltaje o VCCS. Una fuente de corriente que depende de una entrada de corriente generalmente se conoce también como Fuente de corriente controlada actual o CCCS.

En general, una fuente dependiente de la corriente ideal, ya sea con voltaje o corriente controlada, se designa con un símbolo en forma de diamante donde una flecha indica la dirección de la corriente, i como se muestra.

Símbolos de fuente de corriente dependientes

símbolo de fuente de corriente dependiente

Una fuente de corriente controlada por voltaje dependiente ideal, VCCS, mantiene una corriente de salida, IAFUERA que es proporcional a la tensión de entrada de control, VEN. En otras palabras, la corriente de salida "depende" del valor del voltaje de entrada, lo que la convierte en una fuente de corriente dependiente.

Entonces la corriente de salida VCCS se define mediante la siguiente ecuación: IAFUERA = αVEN. Esta constante multiplicadora α (alfa) tiene las unidades SI de mhos, ℧ (un signo de Ohms invertido) porque α = IAFUERA/ VEN, y por lo tanto sus unidades serán amperios / voltios.

Una corriente dependiente ideal controlada por corrienteLa fuente, CCCS, mantiene una corriente de salida que es proporcional a una corriente de entrada de control. Luego, la corriente de salida "depende" del valor de la corriente de entrada, lo que lo convierte nuevamente en una fuente de corriente dependiente.

Como una corriente de control, yoEN determina la magnitud de la corriente de salida, IAFUERA multiplicado por la constante de aumento β (beta), la corriente de salida para un elemento CCCS se determina mediante la siguiente ecuación: IAFUERA = βIEN. Tenga en cuenta que la constante de multiplicación β es un factor de escala adimensional como β = IAFUERA/YOEN, entonces por lo tanto sus unidades serían amperios / amperios.

Resumen de la fuente actual

Hemos visto en este tutorial sobre Fuentes de corriente, que una fuente de corriente ideal, (R = ∞) es unaelemento activo que proporciona una corriente constante que es totalmente independiente de la tensión a través de él como resultado de la carga conectada a él, produciendo una característica I-V representada por una línea recta.

Las fuentes de corriente independientes ideales pueden serconectadas en paralelo para técnicas de análisis de circuitos como configuraciones de ayuda paralela o paralela, pero no se pueden conectar en serie. También para resolver el análisis de circuitos y teoremas, las fuentes de corriente se convierten en fuentes de circuito abierto para que su corriente sea igual a cero. Tenga en cuenta también que las fuentes actuales son capaces de entregar o absorber energía.

En el caso de corriente no ideal o práctica.fuentes, se pueden modelar como una fuente de corriente ideal equivalente y una resistencia conectada paralela interna (shunt) que no es infinita sino que tiene un valor muy alto como R ∞ ∞ que produce una característica IV que no es recta sino que se inclina hacia abajo a medida que la carga disminuye

También hemos visto aquí que las fuentes actuales puedenSer dependiente o independiente. Una fuente dependiente es aquella cuyo valor depende de alguna otra variable de circuito. La fuente de corriente controlada por voltaje, VCCS, y la fuente de corriente controlada por corriente, CCCS, son tipos de fuentes de corriente dependientes.

Fuentes de corriente constante con muy alta interna.Las resistencias encuentran numerosas aplicaciones en circuitos electrónicos y análisis, y pueden construirse utilizando transistores bipolares, diodos, dispositivos zen y FET, así como una combinación de estos dispositivos de estado sólido.

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