¿Cómo funciona la caída de voltaje?

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He estado trabajando con la electrónica por un tiempo, y comprendo cómo trabajar / explicar la caída de voltaje. Pero todavía estoy desconcertado en cuanto a cómo funciona, particularmente con los componentes en serie. Digamos que tengo dos pequeñas lámparas incandescentes en serie conectadas a una fuente de alimentación. ¿A través de qué mecanismo físico el voltaje se distribuye de manera uniforme sobre ambas lámparas, lo que hace que ambas lámparas se atenúen, en lugar de que la primera lámpara consuma toda la energía y funcione con el brillo máximo y la segunda se apague?

EDITAR: Parece que a la gente le preocupaba el hecho de que, en mi ejemplo, utilizaba LED y me centraba en si los LED funcionarían con una tensión inferior a la nominal. Esta no era mi intención; estoy enfocado en el fenómeno de que ambos caen una cantidad igual de voltaje en lugar de que el LED de plomo caiga más voltaje que el segundo LED. Como resultado, cambié el ejemplo a lámparas incandescentes que muestran una relación más cercana a la lineal entre el voltaje y el brillo.

    
pregunta TSL

5 respuestas

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¿A través de qué mecanismo físico el voltaje se distribuye uniformemente en ambas lámparas, lo que hace que ambas lámparas se atenúen, en lugar de que la primera lámpara consuma toda la potencia y funcione con el brillo máximo y la segunda se apague?

Ley de Ohm. Ambas lámparas, presumiblemente habiendo sido fabricadas de manera similar, tienen resistencias similares. Dado que ambos tienen la misma cantidad de corriente que se ejecuta a través de ellos (KCL), tendrán caídas de voltaje similares a través de ellos.

    
respondido por el Ignacio Vazquez-Abrams
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Piense en cada componente como una caja negra de dos terminales.

Este componente tendrá una corriente que fluye de un terminal a otro y un voltaje que puede medir a través de estos terminales. Lo que caracteriza al componente es la característica V-I , es decir, la función que da un cierto voltaje a través del componente le permite calcular la corriente que fluye en él, y viceversa. Por ejemplo, para una resistencia, la función V-I es la ley de Ohm conocida: $$ V = I \ cdot R $$

El mecanismo físico que conduce a las características particulares de un V-I no es un mecanismo único, sino que varía enormemente entre los componentes, y sería un tema enorme que se tratará en una sola respuesta. Tomemos sus LEDs: obedecen una ley exponencial, lo que significa que: $$ I_ {LED} = I_0 (e ^ {\ frac {V_ {LED}} {V_T}} - 1) $$ donde \ $ V_T \ approx 26 \ $ mV es el voltaje térmico y \ $ I_0 \ $ es un parámetro de su LED. Ya que dice que sus LED requieren 3.3V, asumiendo que la corriente directa sería de 20mA, puede calcular \ $ I_0 \ approx 1.5 \ cdot10 ^ {- 57} \ $ A a partir de la expresión anterior.

Ahora conectas dos LED en serie, cada uno de ellos tendrá su propia corriente y voltaje, entonces, ¿cómo puedes resolver la situación? Te metes en las ecuaciones que vienen del circuito: $$ V_ {LED1} + V_ {LED2} = 3.3V \\ I_ {LED1} = I_ {LED2} \\ I_ {LED1} = f_1 (V_ {LED1}) \\ I_ {LED2} = f_2 (V_ {LED2}) $$

Ahora puede resolver este sistema felizmente (tenga en cuenta que no es lineal). Es bastante fácil porque: $$ f_1 (V_x) = f_2 (V_x) = f (V_x) == I_0 (e ^ {\ frac {V_x} {V_T}} - 1) $$

Por lo que puede escribir casi inmediatamente \ $ V_ {LED1} = V_ {LED2} \ $ que lleva a \ $ V_ {LED1} = V_ {LED2} = \ frac {3.3V} {2} = 1.65V \ $.

Tenga en cuenta que todo lo anterior es válido si la característica IV es verdadera. Hay algunos componentes que tienen características de "pieza definida", por lo que, después de encontrar un resultado, debe verificar que la característica que eligió al principio es la correcta.

La respuesta a tu pregunta básicamente es: matemáticas, esa es la razón.

    
respondido por el Vladimir Cravero
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Si los LED tienen una potencia nominal de 3.3 voltios, entonces es más probable que ninguno de ellos se ilumine en absoluto: los LED deben tener una "cierta cantidad" de voltaje antes de que parezcan estar encendidos.

Por otra parte, si estuviera "forzando" la corriente nominal a través de ambos, tendría que estar desarrollando alrededor de 6.6 voltios entre los dos en serie: un LED no podría arbitrariamente decidir conducir una corriente completa con muy poco voltio caer permitiendo que el otro esté a su máximo brillo.

Por lo tanto, gírelo: para que un LED esté completamente encendido, debe estar tomando la corriente nominal, lo que significa que la corriente nominal fluye a través del otro, por lo que también debe estar a su brillo máximo.

    
respondido por el Andy aka
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Sus todos los LEDs no funcionarán. Porque tu LED necesita 3.3V. Si está conectado dos LEDs en serie. La corriente permanece constante. Pero el voltaje cambiará (Divide, si usa los mismos LED).

    
respondido por el Arshid KV
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Circuito en serie: la tensión se divide proporcionalmente a la resistencia.

Además, la resistencia del bulbo es variable, depende de la temperatura del filamento. Mayor temperatura es mayor resistencia.

Cuando tienes dos bombillas con una potencia diferente, una con una potencia más pequeña inicialmente tendrá más voltaje y se calentará rápidamente. La resistencia aumentará. La bombilla con mayor potencia se calentará a una temperatura más baja y la resistencia será mucho menor que en condiciones normales.

Tienes que usar bombillas idénticas o muy similares con la misma potencia para dividir el voltaje de manera uniforme.

    
respondido por el Kamil

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