Completando un circuito, ¿cómo se determina el voltaje necesario?

Las razones varían mucho, pero creo que una buena manera de resumirlas es la siguiente: un dispositivo hace más que simplemente dibujar pasivamente la corriente. Muchas veces, los actuadores y transformadores de un dispositivo dependen de los fenómenos electrostáticos, por lo que para poder realizar una tarea, se requiere un rango variable de voltajes para varios dispositivos.

Por ejemplo, el CRT de un televisor: las placas de desviación usan un campo eléctrico para desviar el haz de electrones a un píxel dado:

Latensiónaplicadaalasplacasverticalyhorizontaldeterminaelángulodedesviación:cuantomayorsealatensión,mayorseráladesviación.Porlotanto,unapantallamásgranderequeriríaunvoltajemásaltoparapoderalcanzartodoslospíxeles.

Esteessolounejemplo,peroseentiendeloesencial:enlamayoríadelosdispositivoselectrónicos,losactuadoresestáncontroladosporvoltaje.Inclusocuandosoncontroladosporlacorriente,comoconlosaltavoces,laseñalgeneralmentesetransmiteatravésdelcircuitocomounvoltaje.

Otracosaaconsiderareselcomportamientodelostransistores.Lostransistores,quecontrolantodoslosinterruptores,amplificadores,filtrosactivosyelementoslógicosdeuncircuito,tienenunumbraldevoltaje.Porlogeneral,esbastantepequeño,alrededorde0,7voltiosomenos,perosiuntransistornorecibealmenosestevoltajeencualquieradesusterminalesdecanal,eltransistorestaráesencialmenteenunestado"apagado", funcionalmente indistinguible de un transistor sin voltaje aplicado en absoluto.

En su mayoría necesita una cierta cantidad de corriente para que funcione físicamente. Por ejemplo, si necesita que un motor eléctrico tenga un par de torsión determinado, debe crear un campo magnético de cierta fuerza, que requiere una cantidad específica de corriente eléctrica.

Para puertas lógicas en chips de computadora, se crea un 1 cargando un capacitor hasta un cierto voltaje. Cuanto más actual tenga, más rápido será el cobro y más rápido computará su computadora.

Una bombilla necesita una cierta cantidad de corriente para crear una cierta cantidad de luz.

Todas estas cosas tienen una resistencia intrínseca. Eso significa que si desea inducir una cierta corriente mínima, necesita un cierto voltaje mínimo, según la ley de Ohm.

En la práctica, el diseño de circuitos a menudo se hace a la inversa. Muchos dispositivos domésticos requieren 120 o 240 voltios, porque esa es la cantidad que sale de las tomas de su pared. Los dispositivos electrónicos portátiles se diseñan para los voltajes de las baterías que están disponibles en la tienda. Pero a menudo se convierten internamente a un voltaje que se adapta mejor a sus necesidades reales.

Leí su pregunta como algo como esto: "¿por qué un circuito que está diseñado para operar a 12VDC necesita 12VDC para funcionar?"

circuitos están diseñados para funcionar con una tensión de alimentación particular. Por ejemplo, los circuitos integrados lógicos más antiguos fueron diseñados para funcionar con fuentes de alimentación de 5V. Más tarde, los IC más eficientes fueron diseñados para funcionar con fuentes de alimentación de 3.3V.

Los circuitos tubos de vacío a veces requerían una fuente de alimentación de cientos de voltios porque, bueno, esa es la cantidad de voltaje de la placa necesaria para operar un tubo de vacío.

Cualquier respuesta razonable a la pregunta de por qué estos dispositivos requieren que estos voltajes de alimentación asumirán un cierto nivel de conocimiento de la teoría de circuitos y de dispositivos.

El hecho es que dispositivos activos no son resistencias y, en general, no son resistencias lineal. Puede haber esencialmente una corriente de cero para cualquier voltaje hasta algún umbral operativo. Si excede el voltaje máximo, puede haber lotes de corriente y probablemente también humo.

  

¿Por qué algunas cosas requieren mayor corriente y voltajes más grandes?

Si bien no es la respuesta más completa, un comienzo razonable es considerar que, dependiendo del propósito, la energía eléctrica se convierte a otro tipo. Por ejemplo, un amplificador y un altavoz convierten la potencia eléctrica en potencia acústica

Dado que el producto de voltaje y corriente es energía, mientras más energía se convierte, mayor es el producto de voltaje y corriente requerido de la fuente de alimentación .

En muchos casos, la energía eléctrica se convierte en calor debido a las pérdidas. Por ejemplo, los circuitos digitales que cambian a frecuencias muy altas convierten la energía eléctrica considerable en calor (piense en los grandes enfriadores de CPU necesarios para las computadoras de juegos de gama alta).

Un amplificador de potencia de audio de Clase A puede convertir cientos de vatios de potencia eléctrica en calor solo mientras está inactivo , es decir, no produce ninguna salida eléctrica al altavoz.

Y así sucesivamente ...

Tony,

Con respecto a la parte de su pregunta acerca de que el voltaje es inferior al especificado. En muchos casos, un circuito electrónico funcionará con una tensión inferior a la especificada. Como ejemplo: una radio de transistores funcionando con una batería de 9 voltios. Notará que a medida que la batería se agota, seguirá funcionando, consumiendo menos corriente, y funcionará hasta cierto punto con un voltaje de batería bastante bajo. En algún momento, simplemente no hay suficiente voltaje para encender los transistores.

Mi consejo: tomar un curso básico de electrónica será divertido.

Dave