¿Por qué el voltaje permanece igual independientemente de la resistencia conectada a la fuente?

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Estoy aprendiendo sobre circuitos de recorte , y he llegado a un obstáculo al entender un problema en particular. El circuito en cuestión es un limitador en serie . Mi problema es por qué la tensión de salida es exactamente igual a 10 V cuando el diodo tiene polarización inversa, es decir, por qué la resistencia no afecta a la tensión en la salida (sé que cuando no fluye corriente a través de la resistencia no hay una caída de tensión). eso, pero ¿por qué se mantiene igual)? Además, ¿por qué la fuente de voltaje de CC no afecta la amplitud de la onda sinusoidal en la salida cuando el diodo está polarizado en forma directa? A continuación se muestran capturas de pantalla multisim de los circuitos y sus instrumentos. La pregunta que me molesta se ilustra con otro circuito donde el voltaje es el mismo. Lo usé para tratar de entender por qué la resistencia no cambia nada, pero aún no lo tengo. La última captura de pantalla es mi intento enfatizado con la esperanza de que comprendan el problema en cuestión. Gracias en adelante :)

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta Cool Atom

3 respuestas

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Probablemente la forma más fácil de ver esto es como:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Ahora, solo piensa en esa onda sinusoidal. Está oscilando entre \ $ V_ \ text {IN} = - 12 \: \ text {V} \ $ y \ $ V_ \ text {IN} = + 12 \: \ text {V} \ $. Cuando \ $ V_ \ text {IN} \ ge +10 \: \ text {V} \ $ (un período corto), el diodo no conduce porque está polarizado en sentido inverso. Así que no hay corriente a través de él y, por lo tanto, tampoco hay corriente en \ $ R_1 \ $, tampoco. Como no hay corriente en \ $ R_1 \ $ no hay caída de voltaje en \ $ R_1 \ $. Por lo tanto, \ $ V_ \ text {OUT} = + 10 \: \ text {V} \ $ por el período de tiempo mientras que \ $ V_ \ text {IN} \ ge +10 \: \ text {V} \ $.

Cuando \ $ V_ \ text {IN} \ lt +10 \: \ text {V} \ $ (la mayor parte del período de tiempo), entonces el diodo está sesgado hacia adelante. Ahora, la mejor forma de imaginarlo es darse cuenta de que el cátodo del diodo es esencialmente nailed a \ $ V_ \ text {IN} \ $, por lo que su ánodo será una caída de diodo sobre eso. En resumen, el ánodo de \ $ D_1 \ $ "seguirá" la fuente de onda sinusoidal durante este período, pero lo seguirá sesgado hacia arriba por un diodo alejado. El ánodo tiene para seguir el cátodo. No tiene elección. Entonces, como consecuencia, \ $ V_ \ text {OUT} \ $ durante este período será una caída de diodo por encima de \ $ V_ \ text {IN} \ $.

Eso es todo.

    
respondido por el jonk
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Su Scope Ch1 está acoplado a CA, por lo que no debe confundirse con las lecturas de voltaje pico centradas alrededor del voltaje de CC promedio de 0.

  

Use DC couple o habilite la escala automática si es posible.

Esta es una página web con un applet de javascript muy útil y muchos componentes y circuitos de componentes comunes.

Estoes mi intento (enlace) Para simplificarlo por ti. La ventana de alcance tiene un borde oculto para arrastrar con el mouse. También Menú > Editar > circuito central (para encajar)

Variaciones más avanzadas del mismo tema con diodo o batería invertida

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Suponga que tiene una fuente de voltaje de CC de 12 V en lugar de CA. Su diodo evita la tensión inversa, por lo que no fluye corriente. Sin corriente en R1, significa que no hay caída. Así que obtienes 10V.

Ahora suponga que su fuente es 0V. Su diodo conduce. Y la caída de diodo es Vf de tu diodo. En este caso, ~ 2V. Su batería sigue siendo de 10V. Así que la resistencia ve la diferencia de voltaje de 8V. Independientemente del valor de la resistencia. Todos los cambios son actuales a través de la resistencia.

Ahora cuando su CA es -12V, se aplica lo mismo. Pero las resistencias ven 10V - (- 12 + 2) = > Diferencia de voltaje 20V. Todos los cambios son actuales a través de la resistencia.

La respuesta a su pregunta es cambios actuales, no voltaje. (V = R * I) Esto se debe a que su batería permanecerá a 10 V sin importar la resistencia conectada (está bien para una resistencia más pequeña, podría limitar la capacidad actual de su fuente en algún momento, pero es posible que la simulación no se muestre). . Si desea ver un cambio de voltaje, necesita un divisor de voltaje, de modo que el voltaje se redistribuya entre dos resistencias.

A corrientes mucho más altas, un diodo real tendría un Vf más grande, causando una pequeña diferencia de voltaje. Sin embargo, su resistencia es demasiado grande para esto. Si estuviera usando una resistencia de 100 ohmios y un modelo de diodo preciso, podría parecer algo.

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Para responder a tu comentario: las resistencias no almacenan energía. Convierten la energía en calor. La potencia disipada viene dada por P = UxI, donde P es potencia, U es voltaje e I es corriente. Los resistores siguen la ley de Ohm: U = RxI, donde R es la resistencia en Ohm.

Si conecta una resistencia directamente a una batería como esta:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El voltaje a través de la resistencia siempre será de 9V, porque la batería tiene una diferencia de voltaje de 9V. Como el voltaje es forzado a 9V y la resistencia es una "constante" de su componente, la única variable es la corriente. Si en cambio haces esto:

simular este circuito

El voltaje en el nodo será U * R2 / (R1 + R2) = 9 * 100 / (100 + 100) = 4.5V. Esta ecuación (divisor de voltaje) se mantiene verdadera, porque la resistencia total a través del circuito es R1 + R2). El voltaje es forzado a U por la batería. Por lo tanto, hay I2 = U / (R amperio que pasa a través de las resistencias. El voltaje en "NODE" es el voltaje en R2. Dado que hay I2 = U / (R1 + R2) amperios que se ejecutan a través de R2, NODE = R2 * I2 = U * R1 / (R1 + R2).

Esto es toda la aplicación de la ley de Ohm. Cuando tienes ramas (resistencias en paralelo), tienes que aplicar la ley de Kirchhoff. Esa ley establece que la suma de lo que entra es igual a la suma de lo que sale. Aquí estamos hablando de actualidad. Entonces, si la alimentación de la batería I1 se divide en dos ramas I2 e I3, entonces I = I2 + I3. Cuando dos ramas I2 e I3 regresan a la batería, el I4 actual que regresa a la batería es la suma de I2 e I3.

Las bobinas y los condensadores son toda otra bestia. Las leyes de Kirchhoff todavía se aplican, pero la relación I-V es diferente. La regla U = R * I ya no se aplica a esos componentes (específicos para la resistencia). En su lugar tienes esas reglas:

$$ U = RI \ qquad \ text {para resistencia} $$ $$ I = C \ frac {\ text {d} U} {\ text {d} t} \ qquad \ text {para capacitor} $$ $$ U = L \ frac {\ text {d} I} {\ text {d} t} \ qquad \ text {for inductor} $$

Como puede ver, el condensador y los inductores tienen una noción de tiempo (porque se "cargan").

    
respondido por el Mishyoshi

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