Fuente de voltaje

Una fuente de voltaje es un dispositivo de dos terminales que puede mantener un voltaje fijo . ^{[ 1 ]} 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 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 las baterías y los generadores , pueden modelarse para fines de análisis como una combinación de una fuente de voltaje ideal y combinaciones adicionales de elementos de impedancia .

Una fuente de tensión ideal es un dispositivo de dos terminales que mantiene una caída de tensión fija entre sus terminales. Se utiliza a menudo como una abstracción matemática que simplifica el análisis de circuitos eléctricos reales. Si la tensión en una fuente de tensión ideal se puede especificar independientemente de cualquier otra variable en un circuito, se denomina fuente de tensión independiente . Por el contrario, si la tensión en una fuente de tensión ideal está determinada por alguna otra tensión o corriente en un circuito, se denomina fuente de tensión dependiente o controlada . ^{[ 2 ]} Un modelo matemático de un amplificador incluirá fuentes de tensión dependientes cuya magnitud está regida por alguna relación fija con una señal de entrada, por ejemplo. ^{[ 3 ]} En el análisis de fallas en sistemas de energía eléctrica , toda la red de fuentes interconectadas y líneas de transmisión se puede reemplazar útilmente por una fuente de tensión ideal (CA) y una única impedancia equivalente.

La resistencia interna de una fuente de voltaje ideal es cero; puede suministrar o absorber cualquier cantidad de corriente. La corriente que circula por una fuente de voltaje ideal está completamente determinada por el circuito externo. Cuando se conecta a un circuito abierto, la corriente es cero y, por lo tanto, la potencia es cero. Cuando se conecta a una resistencia de carga , la corriente que circula por la fuente tiende a infinito a medida que la resistencia de carga tiende a cero (un cortocircuito). Por lo tanto, una fuente de voltaje ideal puede suministrar potencia ilimitada.

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

Si se conectan en paralelo dos fuentes de voltaje ideales e independientes mediante una resistencia, la fuente con el voltaje más bajo se convierte en consumidora. Si los voltajes de las fuentes son iguales, la corriente es cero y, por lo tanto, la potencia es cero.

Las fuentes de voltaje en paralelo comparten la carga de corriente: si se conecta una fuente de voltaje idéntica en paralelo a la original, cualquiera de ellas proporcionará la mitad de la corriente eléctrica que proporcionaría la fuente original. En el resto del circuito, no hay cambios: estas dos fuentes de voltaje juntas proporcionan el mismo voltaje y la misma corriente que la fuente original por sí sola.

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

La mayoría de las fuentes de energía eléctrica (la red eléctrica , una batería ) se modelan como fuentes de voltaje. Una fuente de voltaje ideal no proporciona energía cuando está conectada a un circuito abierto (es decir, con una impedancia infinita ), pero se aproxima al infinito en cuanto a energía y corriente cuando la resistencia de carga tiende a cero (un cortocircuito ). Un dispositivo teórico de este tipo tendría una impedancia de salida de cero ohmios en serie con la fuente. Una fuente de voltaje real tiene una resistencia interna y una impedancia de salida muy bajas, pero distintas de cero , a menudo mucho menores que 1 ohmio.

Por el contrario, una fuente de corriente proporciona una corriente constante, siempre que la carga conectada a sus terminales tenga una impedancia suficientemente baja. Una fuente de corriente ideal no suministraría energía a un cortocircuito y tendería a un valor infinito de energía y voltaje 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 real tiene una impedancia de salida muy alta, pero finita . En el caso de las fuentes de corriente de transistor , la impedancia típica es de unos pocos megaohmios (a bajas frecuencias).

Dado que no existen fuentes ideales de ningún tipo (todos los ejemplos del mundo real tienen una impedancia de fuente finita y distinta de cero), cualquier fuente de corriente puede considerarse 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 puede convertirse de una a la otra aplicando el teorema de Norton o el teorema de Thévenin .

• Fuente dependiente
• Referencia de voltaje de banda prohibida
• divisor de voltaje
• Referencia de voltaje
• Regulador de voltaje