¿cuál es esta fuente actual

Cuando decimos que una fuente de corriente ideal tiene resistencia infinita, no estamos hablando de resistencia en serie, estamos hablando de resistencia en derivación. El modelo de una fuente de corriente no ideal se ve así:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

En este diagrama, etiqueté la resistencia como "G" en lugar de "R" para enfatizar que se trata del doble de una fuente de voltaje, por lo que tiene un conductor de derivación en lugar de una resistencia en serie.

Cuando decimos que una fuente de corriente ideal tiene una resistencia infinita, deberíamos decir que tiene una conductancia de 0, el dual de la fuente de voltaje ideal tiene una resistencia de 0.

Si agregamos una resistencia de carga, tenemos este circuito:

^{simular este circuito}

Y de hecho, incluso si G es 0, hay un circuito completo. La corriente fluye a través de la fuente de corriente ideal, a través de la carga, y de vuelta a través de la conexión al otro terminal de la fuente.

Si le preocupa que la corriente no pueda fluir a través de la fuente de corriente debido a la ley de Ohm, recuerde que la ley de Ohm no es una ley para todos los elementos del circuito, es solo una descripción de un tipo de elemento: la resistencia. La corriente también puede fluir a través de otros elementos que no tienen nada que ver con la ley de Ohm, como los condensadores, los inductores y las fuentes.

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Esto es para explicar lo que quiero decir acerca de la dualidad del circuito y por qué lo menciono.

Primero, en teoría de circuitos, ni la fuente de voltaje ni la fuente de corriente son más fundamentales que las otras. Entender ambos es necesario para modelar todos los circuitos. Por ejemplo, cuando se realiza un análisis transitorio de circuitos que contienen condensadores e inductores, el modelo del condensador en cada paso de tiempo contiene una fuente de voltaje ideal y el modelo de un inductor en cada paso de tiempo contiene una fuente de corriente ideal. Incluso entre los circuitos prácticos hay fuentes que son más sencillas de modelar como fuentes de corriente que de fuentes de voltaje: los espejos de corriente y ciertas configuraciones de fuente de alimentación de conmutación vienen a la mente. También utilizamos fuentes actuales para modelar la rama de colector-emisor de un BJT en muchos casos.

Ahora, ¿cómo se aplica la dualidad a esta pregunta?

Probablemente ya esté familiarizado con la fuente de voltaje, que se ve así:

Yestemodelolollevaapreguntar,siunafuentedecorrienteidealtieneunaresistenciainfinita,¿cómopuedefluircualquiercorrienteatravésdeella?

Loquetefaltaesquecuandohablasdefuentesactuales,estáshablandodeladobledelafuentedevoltaje.Ycuandoseconviertealdual,debeconvertirlaresistenciaenseriealaconductividadshunt.Estodaelmodelodefuenteactualquemostréanteriormente:

Note que no solo reemplacé la resistencia con un conductor. Cambié la topología del circuito de serie a paralelo.

Como puede ver, en este dispositivo dual, cuando G va a 0 (cuando la resistencia interna es infinita) no hace nada para evitar que la corriente fluya a través de la fuente. Simplemente permite que la fuente de corriente ideal entregue todo su valor a la carga, en lugar de tener algo desviado por su elemento de no idealidad.

Así como, por dualidad, en la fuente de tensión cuando el elemento de no idealidad (resistencia) se pone a 0, permite que toda la tensión se entregue a la carga.

Una fuente de corriente teórica perfecta impulsará su corriente a través de un circuito abierto (si es necesario) ajustando automáticamente el voltaje en sus terminales de salida para crear miles o millones de voltios. Por supuesto, en la práctica esto no tiene sentido, pero ¿quién está hablando del mundo real?

Esta es la razón por la cual una fuente de corriente teórica es un voltaje infinito dividido por una resistencia infinita (con la relación de ese voltaje infinito a esa resistencia infinita igual a la corriente que siempre suministra en sus terminales).

¡No es práctico, así que no pierdas el sueño al respecto!

La resistencia interna de una fuente se puede determinar haciendo dos mediciones. La tensión sin carga y la corriente de cortocircuito. Dividiendo los dos se obtiene la resistencia interna. $$ R_ {i} = \ frac {U_ {s}} {I_ {s}} $$ En la vida real, a menudo no es recomendable hacer un cortocircuito, en lugar de eso, la medición se realiza con dos resistencias diferentes y determina el cambio de voltaje y la corriente. $$ r_ {i} = \ frac {\ Delta U} {\ Delta I} $$ La "r" minúscula indica que se denomina resistencia diferencial. Esta resistencia diferencial no debe ser la misma en todo el rango de operación. Especialmente en casos extremos cambiará.

Con una fuente de voltaje ideal, el voltaje no cambiaría en absoluto. \ $ \ Delta U \ $ y por lo tanto \ $ r_ {i} \ $ serían cero. Al contrario, una fuente de corriente ideal no mostraría ningún cambio actual en absoluto. Poner \ $ \ Delta I = 0 \ $ en la fórmula anterior daría un error. \ $ r_ {i} \ $ no está definido. Ahora hay una solución matemática para este problema, el "límite de una función". Hacemos \ $ \ Delta I \ $ paso a paso y observamos lo que sucede con \ $ r_ {i} \ $. Se vuelve más y más alto, moviéndose hacia el infinito. $$ r_ {i} = \ lim _ {\ Delta I \ to 0} \ frac {\ Delta U} {\ Delta I} = \ infty $$ Ahora sabemos por qué se dice que una fuente de corriente ideal tiene una resistencia infinita.

En realidad, no hay fuentes ideales, voltajes infinitos o corrientes infinitas, pero el concepto de una fuente ideal es muy útil para los cálculos.

Con la electrónica moderna y la regulación activa, es posible construir fuentes de alimentación que se acerquen mucho a estos ideales, dentro de límites determinados. Las fuentes de alimentación reales tienen un máximo para el voltaje y la corriente que pueden suministrar. Debajo de estos límites hacen un trabajo realmente bueno.