Fuente de voltaje - Voltage source

Una fuente de voltaje es un dispositivo de dos terminales que puede mantener un voltaje fijo . Una fuente de voltaje ideal puede mantener el voltaje fijo independientemente de la resistencia de carga o la corriente de salida . Sin embargo, una fuente de voltaje del mundo real no puede suministrar corriente ilimitada.

Una fuente de voltaje es el dual de una fuente de corriente . Las fuentes de energía eléctrica del mundo real, como baterías y generadores , se pueden modelar con fines de análisis como una combinación de una fuente de voltaje ideal y combinaciones adicionales de elementos de impedancia .

Un diagrama esquemático de una fuente de voltaje, V , que activa una resistencia, R , y crea una corriente I

Fuentes de voltaje ideales

Una fuente de voltaje ideal es un dispositivo de dos terminales que mantiene una caída de voltaje fija en sus terminales. A menudo se utiliza como una abstracción matemática que simplifica el análisis de circuitos eléctricos reales. Si el voltaje a través de una fuente de voltaje ideal se puede especificar independientemente de cualquier otra variable en un circuito, se denomina fuente de voltaje independiente . Por el contrario, si el voltaje a través de una fuente de voltaje ideal está determinado por algún otro voltaje o corriente en un circuito, se denomina fuente de voltaje dependiente o controlada . Un modelo matemático de un amplificador incluirá fuentes de voltaje dependientes cuya magnitud se rige por alguna relación fija con una señal de entrada, por ejemplo. En el análisis de fallas en los sistemas de energía eléctrica , toda la red de fuentes interconectadas y líneas de transmisión puede ser reemplazada de manera útil por una fuente de voltaje ideal (CA) y una única impedancia equivalente.

Fuente de voltaje ideal	Fuente de corriente ideal
Fuente de voltaje controlado	Fuente de corriente controlada
Batería de celdas	Unicelular

Símbolos utilizados para las fuentes

La resistencia interna de una fuente de voltaje ideal es cero; es capaz de suministrar o absorber cualquier cantidad de corriente. La corriente a través de una fuente de voltaje ideal está completamente determinada por el circuito externo. Cuando se conecta a un circuito abierto, no hay corriente y, por lo tanto, energía cero. Cuando se conecta a una resistencia de carga , la corriente a través de la fuente se acerca al infinito cuando la resistencia de carga se acerca a cero (un cortocircuito). Por lo tanto, una fuente de voltaje ideal puede suministrar energía ilimitada.

Si dos fuentes de voltaje independientes ideales están conectadas directamente en paralelo , deben tener exactamente el mismo voltaje; De lo contrario, crea una falacia en la lógica, similar a escribir la ecuación . ${\ Displaystyle 1 = 2}$

Las fuentes de voltaje en paralelo comparten la carga de la corriente: si se conecta un duplicado exacto del voltaje en paralelo al original, cualquiera de ellos proporcionará la mitad de la corriente eléctrica que proporcionaría la fuente de voltaje original. Durante el resto del circuito, nada ha cambiado: estas dos fuentes de voltaje juntas proporcionan el mismo voltaje y la misma corriente que la original por sí sola.

Ninguna fuente de voltaje real es ideal; todos tienen una resistencia interna efectiva distinta de cero y ninguno puede suministrar corriente ilimitada. Sin embargo, la resistencia interna de una fuente de voltaje real se modela de manera efectiva en el análisis de circuito lineal combinando una resistencia distinta de cero en serie con una fuente de voltaje ideal (un circuito equivalente de Thévenin ).

Comparación entre fuentes de voltaje y corriente

La mayoría de las fuentes de energía eléctrica (la red , una batería ) se modelan como fuentes de voltaje. Una fuente de voltaje ideal no proporciona energía cuando está cargada por un circuito abierto (es decir, una impedancia infinita ), pero se acerca a la energía y corriente infinitas cuando la resistencia de carga se acerca a cero (un cortocircuito ). Tal dispositivo teórico tendría una impedancia de salida de cero ohmios en serie con la fuente. Una fuente de voltaje del mundo real tiene una resistencia interna e impedancia de salida muy baja, pero distinta de cero , a menudo mucho menos de 1 ohmio.

Por el contrario, una fuente de corriente proporciona una corriente constante, siempre que la carga conectada a los terminales de la fuente tenga una impedancia suficientemente baja. Una fuente de corriente ideal no proporcionaría energía a un cortocircuito y se acercaría a una energía y voltaje infinitos a medida que la resistencia de carga se acerca al infinito (un circuito abierto). Una fuente de corriente ideal tiene una impedancia de salida infinita en paralelo con la fuente. Una fuente de corriente del mundo real tiene una impedancia de salida muy alta, pero finita . En el caso de fuentes de corriente de transistores, la impedancia de unos pocos megaohmios (a bajas frecuencias) es típica.

Dado que no existen fuentes ideales de ninguna variedad (todos los ejemplos del mundo real tienen una impedancia de fuente finita y distinta de cero), cualquier fuente de corriente se puede considerar como una fuente de voltaje con la misma impedancia de fuente y viceversa. A veces se dice que las fuentes de voltaje y las fuentes de corriente son duales entre sí y cualquier fuente no ideal se puede convertir de una a otra aplicando el teorema de Norton o el teorema de Thévenin .

Referencias y notas

Ver también

• Referencia de voltaje de banda prohibida
• Divisor de voltaje
• Referencia de voltaje
• Regulador de voltaje