¿La fuente de corriente también es una fuente de voltaje?

Estoy confundido entre las fuentes de corriente y voltaje; Obtengo la definición del libro de texto, pero no puedo entender la diferencia del mundo real. Para mí, tanto las fuentes de corriente como las de voltaje parecen iguales. Entiendo que las fuentes ideales no existen. ¿Cuál es un ejemplo de fuente práctica actual? Para producir corriente, necesitamos voltaje, entonces, ¿no es una fuente de corriente también una fuente de voltaje? Dado que una batería es una fuente de voltaje y produce corriente cuando se conecta a un circuito, ¿no es también una fuente de corriente?

Por favor, ayúdenme a comprender el ejemplo del mundo real y el uso de la fuente de corriente y cómo es diferente de una fuente de voltaje.

Una fuente de voltaje proporciona, lo más cerca que puede llegar al ideal, un voltaje constante (o solo ligeramente variable) a cualquier corriente que se necesite (en suministros reales, hasta el límite de la corriente que puede suministrar)

Una fuente de corriente proporciona, lo más cerca que puede llegar al ideal, una corriente constante (o solo ligeramente variable) a cualquier voltaje que se necesite (en suministros reales, hasta el límite del voltaje que puede suministrar).

Si cortocircuita una fuente de voltaje, obtiene corrientes extremadamente grandes (y normalmente se funde un fusible / se dispara un interruptor, etc.)

Si cortocircuita una fuente de corriente, obtiene la corriente nominal a un voltaje extremadamente bajo, y no sucede nada emocionante.

Si abre un circuito a una fuente de voltaje, se ubica allí a su voltaje nominal y no hace nada interesante.

Si abre el circuito de una fuente de corriente, dispara a su voltaje máximo. Si fuera una fuente de corriente ideal , se conduciría a suficientes kilovoltios para formar un arco y hacer que la corriente nominal fluya en plasma. Realmente no queremos fuentes actuales ideales en la mayoría de las situaciones por esa razón.

Una fuente de voltaje ideal mantendría un voltaje definido independientemente de la corriente extraída de ella.

Una fuente de corriente ideal mantendría una corriente definida independientemente del voltaje que la atraviese.

Ninguna de estas cosas existe realmente. Ambas son simplificaciones que utilizamos al analizar circuitos. Incluso si pudiéramos construirlos, probablemente no querríamos hacerlo. Un dispositivo con voltaje de circuito abierto infinito o corriente de cortocircuito infinito sería extremadamente peligroso.

Una fuente de voltaje real mantiene un voltaje cercano a su valor definido en un rango definido de corrientes.

Una fuente de corriente real mantiene una corriente cercana a su valor definido en un rango definido de voltajes.

Algunas fuentes pueden exhibir ambos comportamientos. Una fuente de alimentación de laboratorio típica es un buen ejemplo, para corrientes bajas mantendrá un voltaje dado, pero una vez que la corriente alcanza un umbral dado, el voltaje se reducirá para mantener una corriente constante.

Una fuente de corriente ideal en paralelo con una resistencia es equivalente a una fuente de voltaje ideal en serie con una resistencia. El valor de la resistencia es el mismo en ambos casos y se conoce como la "impedancia de salida". La característica de voltaje frente a corriente de dicho circuito será una línea recta entre el voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito. De manera más general, podemos considerar que la impedancia de salida es dv / di.

Por lo tanto, podría decidir cuál es una impedancia de fuente aceptable para que la variación en la corriente sea lo suficientemente pequeña en el rango de voltaje de salida y luego transformar el circuito de una fuente de corriente con resistencias paralelas a una fuente de voltaje con resistencia en serie.

En la práctica eso no funciona tan bien. Para obtener una alta impedancia de salida por ese método se requiere una fuente de alto voltaje que sea ineficiente y pueda crear riesgos de seguridad. Por lo tanto, una fuente de corriente típica implicará algún tipo de retroalimentación para ajustar el voltaje dependiendo de la carga. Para una fuente de este tipo, el gráfico de voltaje vs corriente generalmente no será una línea recta y, por lo tanto, la impedancia de salida variará dependiendo del voltaje a través de la fuente.

Por lo general, se utiliza alguna forma de transistor o circuito de amplificador operacional para hacer esto. Hay muchas variaciones dependiendo de las características que la fuente necesita tener.

¿Cuál es un ejemplo de fuente práctica actual ?

En la soldadura por arco, debe usar una fuente de energía de corriente constante (CC) o de voltaje constante (CV) dependiendo del proceso que se esté utilizando. Varios de los procesos de soldadura más comunes usan corriente constante fuentes de alimentación de (p. Ej., SMAW, GTAW).

Cuando un operador de SMAW (soldadura "en barra") está soldando, la fuente de energía de corriente constante mostrará un cambio relativamente pequeño en el amperaje en comparación con un gran cambio en el voltaje .

Usando algunos parámetros de operación de ejemplo para una fuente de energía CC, tenemos la máquina configurada en 300A, y verificamos el voltaje y el amperaje en la fuente de energía mientras el operador cambia la longitud del arco manteniendo el electrodo más cerca o más lejos del trabajo:

• Arco corto: 30V - 308A
  
• Arco ideal: 32V - 300A
  
• Arco largo: 34V - 290A
  

Aquí podemos ver que hay un cambio relativamente pequeño en el amperaje de 18A con un cambio comparativamente grande en el voltaje de 4V.

Para producir corriente, necesitamos voltaje, entonces, ¿no es una fuente de corriente también una fuente de voltaje?

No. La fuente de corriente y la fuente de voltaje son definiciones teóricas. que existen para analizar los circuitos eléctricos. Si nos fijamos en las definiciones, ambas no podrían ser ciertas.

La esencia es que una fuente de corriente proporciona una corriente razonablemente estable (es decir, constante ) y una fuente de voltaje proporciona un voltaje predecible (por ejemplo, baterías de 12 V, tomas de pared de 120 V).

Para fuentes de corriente y voltaje ideales, es así.

La corriente que pasa a través de una fuente actual se fija en un valor constante por la fuente actual. El voltaje a través de una fuente de corriente puede tomar cualquier valor.

El voltaje medido de un terminal al otro de una fuente de voltaje se fija en un valor constante por la fuente de voltaje. La corriente a través de la fuente de voltaje puede tomar cualquier valor.

¿Tiene sentido?

Entiendo que una fuente de corriente de la vida real ajusta el voltaje de salida para garantizar que la corriente especificada fluya a través del circuito, mientras que una fuente de voltaje produce un voltaje específico hasta una corriente nominal. Pero creo que ambos son técnicamente fuentes de voltaje (potencial), uno de ellos es un voltaje variable y el otro voltaje fijo.

Con respecto al abastecimiento actual, hace años tuve un bloqueo mental hasta que un instructor hizo la simple declaración de que "se supone que la capacidad de generar corriente es infinita en las ecuaciones, pero en la vida real siempre está limitada por las capacidades de la fuente".

Tiene razón al pensar que no existe una fuente de voltaje ideal o una fuente de corriente ideal en el mundo real.

En cambio, solo hay fuentes que proporcionan voltaje y corriente. La diferencia entre ellos es cuál de los parámetros está bajo el control de la fuente y cuál está bajo el control de la carga. .

Para cargas resistivas simples, tiene la Ley de Ohm que lo ilustra muy bien.

Tiene tres parámetros: voltaje, corriente y resistencia. La ley de Ohm relaciona los tres juntos en una fórmula muy simple:$I=\frac{V}{R}$

Cuando tiene dos de esos valores, puede calcular el tercero.

Con una fuente de voltaje (constante) tiene un valor fijo de $V$ y un valor conocido de $R$ (la resistencia de carga) por lo que la corriente $I$ es variable y se puede calcular.

Por el contrario, para una fuente de corriente (constante) tiene un valor fijo de $I$ y un valor conocido de $R$ entonces el voltaje $V$ es variable y se puede calcular.

Entonces en resumen:

• En una fuente de voltaje, el voltaje es fijo y la corriente cambia según la carga
• En una fuente de corriente, la corriente es fija y el voltaje cambia según la carga.

Solo para agregar algunas matemáticas V = RI (ley de ohm) Ahora, lo que la fuente de voltaje hace es matemáticamente decir que V es constante, por lo tanto, hacer constante (RI) esto implicaría

1. Para aumentar la resistencia (CARGA) se consume menos corriente.
2. Sin embargo, la disipación de potencia es la misma, lo que implica una posibilidad de que la corriente en el circuito sea menor si la potencia requerida es la misma.

Lo contrario ocurre con la fuente de corriente donde incluso el bajo voltaje cumpliría con la barrera de potencia requerida. Matemáticamente esta es la diferencia fundamental entre ambas fuentes.

Solicitó algunas aplicaciones prácticas de los bucles actuales. Aquí hay algunos. Algunos son históricos, y algunos todavía se usan hoy en día.

Las primeras máquinas de teletipo , como el modelo 15, usaban bucles de corriente de 60 mA entre máquinas. Los modelos posteriores, como el Modelo 33, usaron bucles de 20 mA. La ventaja en ambos casos es que puede ejecutar líneas durante varias millas entre máquinas sin la necesidad de repetidores, ya que la corriente constante superó cualquier pérdida debido a la resistencia de las líneas. Por supuesto, la caída de voltaje a través de estas distancias aumentó a medida que aumentó la distancia, y algunas líneas se operaron con voltajes de suministro de hasta 125V.

Otra ventaja es que podría agregar máquinas adicionales en serie con las demás en cualquier parte del circuito, y la fuente de alimentación lo compensará automáticamente al elevar el voltaje que impulsa el circuito.

Estos bucles de teletipo utilizaron una ausencia de corriente para una condición de "espacio", y la presencia de corriente en la línea para una "marca". Dado que una condición de espaciado (sin datos) era la condición predeterminada, esto redujo el consumo de energía en los circuitos de alimentación la mayor parte del tiempo.

Las máquinas modelo 33 Teletype se usaron ampliamente como terminales de computadora para minicomputadoras en los años 1970 y 1980, y por lo tanto, la mayoría de ellas venían con una interfaz de 20 mA. Incluso la tarjeta serie original para la PC de IBM tenía disposiciones para una interfaz de bucle actual.

MIDI es otro ejemplo de una interfaz de bucle actual. Utiliza 5 mA.

Otro tipo de bucle actual fue y aún se está utilizando en algunos lugares para instrumentación. Se llama lazo de corriente de 4-20 mA (también se ha usado 10-50 mA). A diferencia de la corriente constante en los bucles discutidos anteriormente para enviar datos digitales, los bucles de 4-20 mA se utilizan para transmitir lecturas de instrumentos como presión, temperatura, nivel, flujo, pH u otras variables de proceso. Por lo general, 4 mA representa una lectura de 0 y 20 mA representan una lectura a escala completa. Entonces, si la escala completa de un instrumento fuera 160, cada aumento de 100 µA en la corriente representaría un aumento de uno en la lectura.

Un dispositivo conocido como Transmisor se utiliza para convertir la lectura en una corriente variable. Los modernos son bastante complejos .

Al igual que los bucles digitales de 20 mA y 60 mA, una ventaja de los bucles de corriente de 4-20 mA es que pueden ejecutarse sobre un par de teléfonos, por ejemplo, para largas distancias.

La razón por la que comenzaron con 4 mA en lugar de 0 mA es que esta última se usó para indicar una falla (bucle abierto).

Intenta reflexionar sobre esta noción, lenta y tranquilamente. La corriente es real. Es una realidad física [los electrones se mueven de alguna manera]. Es medible Es variable [más o menos electrones en movimiento]. Se puede ver con una variedad de instrumentos [microscopio electrónico]. Entonces, el primer paso es aceptar la existencia de la forma mecánica de la corriente eléctrica: existe. El voltaje no es real. No tiene componentes mecánicos de ningún tipo. Entonces, para todos ustedes que creen erróneamente que AMBOS voltaje y corriente son reales y existen y dependen el uno del otro para tener un significado adicional: están equivocados. El término voltaje necesitaba ser descrito en el pasado para EXPLICAR la electricidad de una manera simple en lugar de dejar al sujeto confundido y sin explicación. El punto clave a entender aquí es el significado de EXIST !. La corriente existe. Es un componente mecánico [tiene masa] que comprende varios bloques de construcción [electrones; partículas estructura atómica, más interacción entre los constituyentes de conformidad con las leyes de la física]. El voltaje NO existe porque no tiene masa. Creamos el valor de Voltaje nosotros mismos interponiendo un instrumento de medición diseñado y etiquetado en un circuito cerrado que permite la circulación o el comienzo de una corriente. Dependiendo de los parámetros físicos [a nivel de electrones] del circuito, dependerá de lo que veamos en nuestro humilde dispositivo de medición de voltaje. Curiosamente, NUNCA necesitamos definir el Voltaje como un parámetro separado si estamos dispuestos a apegarnos solo a la realidad de los dos componentes del circuito que realmente EXISTEN y definen el flujo de electrones con precisión [resistencia y corriente del circuito].