FUENTES DE TENSIÓN Y DE CORRIENTE

FUENTES DE TENSIÓN Y DE CORRIENTE

Los objetivos de este primer tema serán los siguientes:

• Conocimiento de las leyes básicas de la electrónica.
• Que el usuario sea capaz de definir una fuente ideal de tensión y una fuente ideal de corriente.
• Ser capaz de reconocer una fuente de tensión constante y una fuente de corriente constante.
• Aplicación de los teoremas Thévenin y Norton para sustituirlos frente a una carga resistiva.
• Ser capaz de explicar dos características sobre los dispositivos en circuito abierto y en cortocircuito.
• Conocimiento general de las averías posibles en circuitos electrónicos.
• Saber la aproximación necesaria a utilizar en los diferentes análisis.

Conceptos básicos

Ley de Ohm

Leyes de Kirchhoff

Ley de Kirchhoff de tensiónes

Ley de Kirchhoff de corrientes Resistencias

Resistencias en serie

Resistencias en paralelo Generadores

Generadores de Continua

Generadores de Alterna Aparatos de medición

Voltímetro

Amperímetro

Óhmetro

Para el correcto conocimiento de la electrónica es necesario saber algunas leyes y teoremas fundamentales como la Ley de Ohm, las Leyes de Kirchhoff, y otros teoremas de circuitos.

Ley de Ohm

Cuando una resistencia es atravesada por una corriente se cumple que:

[pic 1]

• Donde V es la tensión que se mide en voltios (V).
• Donde I es la intensidad de la corriente que atraviesa la resistencia, y que se mide en Amperios (A).
• Donde R es la resistencia que se mide en Ohmios (W).

[pic 2]

Leyes de Kirchhoff

Ley de Kirchhoff de tensiones

La suma de las caídas de tensiones de todos los componentes de una malla cerrada debe ser igual a cero. 

[pic 3]
[pic 4]

V2 + V3 + V4 - V1 = 0

Ley de Kirchhoff de corrientes

La suma de corrientes entrantes en un nodo es igual a la suma de corrientes salientes del nodo.

[pic 5]
[pic 6]

I1 = I2 + I3 + I4

Resistencias

Resistencias en serie

Dos o más resistencias en serie (que les atraviesa la misma intensidad) es equivalente a una única resistencia cuyo valor es igual a la suma de las resistencias.

[pic 7]

RT = R1 + R2

Resistencias en paralelo

Cuando tenemos dos o más resistencias en paralelo (que soportan la misma tensión), pueden ser sustituidas por una resistencia equivalente, como se ve en el dibujo:

[pic 8]

 el valor de esa resistencia equivalente (RT) lo conseguimos mediante esta expresión:

[pic 9]

Generadores

Generadores de Continua

Pueden ser tanto fuentes de corriente como de tensión, y su utilidad es suministrar corriente o tensión, respectivamente de forma continua.

Generadores de Alterna

Pueden ser tanto fuentes de corriente como de tensión, y su utilidad es suministrar corrientes o tensiones, respectivamente de forma alterna (por ejemplo: de forma senoidal, de forma triangular, de forma cuadrada., etc....).

Aparatos de medición.

Voltímetro.

Aparato que mide tensiones eficaces tanto en continua como en alterna, y su colocación es de forma obligatoria en "paralelo" al componente sobre el cual se quiere medir su tensión.

Voltímetro de continua

[pic 14]

dc = direct current (corriente directa, corriente de continua)

Voltímetro de alterna

[pic 15]

ac = altern current (corriente alterna)

Errores al medir con voltímetros

Al medir con un voltímetro se comete un pequeño error porque dentro del voltímetro hay un resistencia interna (Rint.), que tiene un valor muy grande (se suele aproximar a infinito).

[pic 16]

Amperímetro.

Aparato que mide el valor medio de la corriente, y su colocación es de forma obligatoria en "serie" con el componente del cual se quiere saber la corriente que le atraviesa.

Amperímetro de continua

[pic 17]

Amperímetro de alterna

[pic 18]

Errores al medir con amperímetros

Como ocurre con el voltímetro, al medir con le amperímetro se comete un error debido a una resistencia interna (Rint.) de valor muy pequeño (se suele aproximar a cero).

[pic 19]

Óhmetro

Aparato que mide el valor de las resistencias, y que de forma obligatoria hay que colocar en paralelo al componente estando éste separado del circuito (sin que le atraviese ninguna intensidad). Mide resistencias en Ohmios (W).

[pic 20]

Errores al medir con óhmetros

Como se ha visto anteriormente, todo aparato de medición comete un error que a veces se suele despreciar, con los óhmetros ocurre lo mismo, aunque se desprecie ese error hay que tener en cuenta que se suele hacer una pequeña aproximación.

Fuentes de tensión

Fuente de tensión ideal

Fuente de tensión real

Fuente de tensión (aproximadamente) constante

Los circuitos electrónicos deben poseer para su funcionamiento adecuado de al menos una fuente de energía eléctrica, que  debe ser una fuente de tensión o de corriente.

Fuente de tensión ideal

Es una fuente de tensión que produce una tensión de salida constante, es una Fuente de Tensión con Resistencia interna cero. Toda la tensión va a la carga RL.

[pic 21]

Fuente de tensión real

Algunos ejemplos de fuentes de tensión reales son:

[pic 22]

Son las fuentes de tensión que tenemos en la realidad, como ya hemos dicho no existe una fuente ideal de tensión, ninguna fuente real de tensión puede producir una corriente infinita, ya que en toda fuente real  tiene cierta resistencia interna.

[pic 23]

Veamos que ocurre en 2 casos, cuando RL vale 10 W y cuando vale 5 W.

[pic 24]

Ahora la tensión en la carga no es horizontal, esto es, no es ideal como en el caso anterior.

[pic 25]

Fuente de tensión (aproximadamente) constante

Para que una fuente de tensión sea considerada como una "Fuente de tensión constante", se tiene que cumplir que la resistencia interna de la fuente (Rint) no este, esto es que sea despreciable. Para que despreciemos la Rintse tiene que cumplir:

[pic 26]

Solo se pierde el 1 % en el peor caso, por lo tanto se está aproximando a la fuente de tensión ideal.

[pic 27]

Veamos que ocurre en 2 valores diferentes de RL.

[pic 28]

Resumen

• Fuente de tensión ideal es la que tiene una Rint. = 0 y produce en la salida una VL = cte.
• Fuente de tensión real es la que tiene una determinada Rint. En esta Rint. hay una pérdida de tensión. El resto de tensión va a la carga que es la que se aprovecha.
• Fuente de tensión constante es la que tiene una Rint. <= RL/100. La caída en la Rint. es como mucho el 1 %, aproximadamente a la ideal, que es el 0 %.

Si tenemos que comparar dos fuentes de tensión, la mejor será la que tenga una Rint. más pequeña (o sea la que más parecida a la ideal, que tiene una Rint. = 0 W).

Fuentes de corriente

Fuente de corriente ideal

Fuente de corriente real

Fuente de corriente (aproximadamente) constante

En el caso anterior de la fuente de tensión había una resistencia interna muy pequeña, pero una fuente de corriente es diferente, tiene una resistencia interna muy grande, así una fuente de corriente produce una corriente de salida que no depende del valor de la resistencia de carga.

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