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¿Qué es exactamente una fuente de corriente?

Lo que entendí de la definición de fuentes de corriente es que es una fuente que suministra una corriente constante a través de una carga sin importar cómo se cambien los otros parámetros (como las resistencias, por ejemplo) en el circuito. ¿Estoy en lo cierto?

Si estoy en lo cierto, ¿cuál es un ejemplo de fuente de corriente utilizada en un circuito práctico?

Wikipedia dio el ejemplo de un Generador Van de Graaff como una fuente de corriente constante. (No he leído el artículo, porque había una nota que decía que la sección parecía contradecirse. No quería confundirme).

Puedo pensar en fuentes de tensión, por ejemplo, una batería que tiene una diferencia de potencial constante en sus extremos, independientemente de los cambios en el circuito al que está conectada, pero no puedo pensar en una fuente de corriente. Todos los ejemplos que se me ocurren implican cambios en la corriente cuando se modifican las resistencias.

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lillq Puntos 4161

Una fuente de corriente es el doble de una fuente de tensión. Una fuente de tensión ideal tiene una impedancia de salida nula, por lo que la tensión no cae bajo carga. No debería estar en cortocircuito, porque en teoría fluiría una corriente infinita.
Una fuente de corriente ideal tiene una impedancia de salida infinita. Esto significa que la impedancia de la carga es despreciable y no influye en la corriente que fluye. Al igual que las fuentes de tensión no deben ponerse en cortocircuito, las fuentes de corriente no deben dejarse abiertas. Una fuente de corriente abierta seguirá intentando generar la corriente establecida, y la fuente de corriente teórica pasará a tener una tensión infinita.

editar (a raíz de su comentario)
Aquí se puede leer la impedancia como resistencia. Si la fuente de corriente tuviera una resistencia limitada, los cambios en la carga cambiarían la corriente, porque la resistencia total cambiaría. Usted no quiere eso. Así que si la resistencia de la fuente de corriente es infinita la carga puede ser ignorada y la resistencia siempre permanece igual (infinita). Por lo tanto la corriente también lo será.

Una fuente de corriente práctica puede construirse como sigue:

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Un diodo tiene la misma caída de tensión que la unión base-emisor, por lo que el otro diodo pone el emisor del transistor a unos 0,7V. Un voltaje fijo a través de una resistencia fija da una corriente de emisor fija, que es aproximadamente la misma que la corriente de colector si el transistor \$H_{FE}\$ es lo suficientemente alto. (Estrictamente hablando, se trata de un sumidero de corriente y no de una fuente de corriente, pero el principio sigue siendo el mismo).

Otro disipador de corriente utiliza un opamp como elemento de control:
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Lo principal que hay que saber sobre los opamps en esta configuración es que tratarán de mantener el voltaje en ambas entradas igual. Así que supongamos que se establece \$V_{SET}\$ a 1V, entonces el opamp tratará de hacer que el - entrada también 1V. Lo hace introduciendo corriente en la base del transistor. Esto provocará una corriente a través de la carga \$I_{LOAD}\$ que es (casi) igual a \$I_{SET}\$ . Y \$I_{SET}\$ es constante para obtener el 1V a través de \$R_{SET}\$ según la Ley de Ohm:

\$ I_{SET} = \dfrac{V_{SET}}{R_{SET}} \$

Desde \$V_{SET}\$ y \$R_{SET}\$ son constantes, también lo serán \$I_{SET}\$ ser. QED.

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travis Puntos 260

Después de leer sus comentarios, voy a dar una respuesta un poco diferente a esta pregunta.

¿Qué es exactamente una fuente de corriente? No es nada, o para decirlo un poco mejor es sólo un modelo matemático. La que describes no existe, al igual que no existe una fuente de tensión.

Creo que el principal problema aquí está en esta afirmación: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected to lo cual es incorrecto. Ese es el comportamiento de la batería ideal que es real como fuente de corriente ideal y al igual que la fuente de corriente ideal no existe. La salida (y el estado interno) de cada batería real se ve afectada por el circuito al que está conectada.

Entonces, ¿por qué tenemos fuentes de tensión y de corriente? Bueno, la idea es que el trabajo del ingeniero es básicamente construir un dispositivo que haga algo bastante bien y resulta que para eso no se necesita una comprensión completa de cómo se usa cada componente en el dispositivo. Por eso tenemos cosas como las fuentes de corriente y de tensión ideales.

Volvamos al ejemplo de la batería una vez más. He aquí un sencillo experimento que hice con una batería de polímero de litio que tengo: Primero cargué completamente la batería. Como es una batería de dos celdas, su tensión era de 8,4 V cuando estaba completamente cargada, aunque su tensión nominal es de 7,4 V. Luego conecté un \$ 100 \mbox{ } k\Omega\$ resistencia a la batería. El voltaje se mantuvo en 8,4 V y de ahí pude concluir que la batería es efectivamente una fuente de voltaje ideal, ya que le conecté la carga, pero su voltaje no cambió. Luego tomé un motor eléctrico que tengo y lo conecté a la batería y medí el voltaje de la batería de nuevo. Esta vez, era de 8,2 V. Está claro que el motor afectó a la batería y ya no es una fuente de tensión ideal, aunque sea la misma batería que antes. Así que desconecté el motor y conecté de nuevo la resistencia y de nuevo el voltaje en la batería fue de 8,4 V.

¿Qué está pasando aquí? ¿Es la batería una fuente de tensión ideal o no? Bueno, sabemos que no lo es porque lo he dicho al principio de la respuesta, pero aquí explicaré por qué a veces parece que lo es y a veces parece que no lo es. Como he dicho, la fuente de tensión es un modelo matemático. Cuando el circuito externo no tiene un gran impacto en el funcionamiento de la batería, puedo utilizarlo y cuando el circuito externo tiene un gran impacto en la batería, no puedo utilizarlo. Así que estamos utilizando un modelo simple para representar el comportamiento de un circuito real. Otro modelo sería utilizar una fuente de tensión ideal con una resistencia en serie a su salida. Cuando conecto una carga externa a ese circuito, algún voltaje caerá en la resistencia interna y la resistencia externa verá un voltaje menor en la salida. Esto me permite utilizar una vez más la fuente de tensión ideal para representar la batería y como estoy utilizando la resistencia interna junto con la fuente de tensión ideal, la salida representará más de cerca el comportamiento de una batería real. Si quisiera más precisión, podría decidir utilizar un modelo más complejo y obtener resultados más precisos.

Un punto importante de la ingeniería eléctrica es aprender a utilizar el modelo adecuado para representar un componente de circuito extremadamente complejo de la vida real (e incluso la humilde resistencia, cuando se analiza en detalle, es una obra maestra de la ciencia moderna). Pero para poder hacerlo, empezamos con circuitos sencillos para poder conocer cómo funcionan realmente los modelos matemáticos más simples.

Cuando empecemos a analizar componentes de circuitos más complicados, como un transistor o un diodo, por ejemplo, los descompondremos en un circuito simple formado por cosas como resistencias y fuentes de corriente y tensión ideales. Esto nos permitirá simplificar el comportamiento del componente más complejo y evitar analizar en detalle su funcionamiento, si el modelo simple es suficiente para nuestras necesidades.

La misma historia funciona para las fuentes de corriente, pero he decidido no contarla aquí ya que, como puedes ver en las otras respuestas, los circuitos que se pueden modelar como fuentes de corriente ideales son demasiado complicados para que los entiendas en este momento.

Así que para resumir esto: No hay objetos de la vida real que puedan utilizarse para representar fuentes de tensión y corriente ideales, pero hay algunos objetos que pueden representarse (en algunos casos de forma bastante cercana) con fuentes de tensión y corriente ideales. Lo mejor que puedes hacer ahora es memorizar correctamente las definiciones de las fuentes de tensión y corriente ideales y no confundirlas con objetos reales. De esta manera no te sorprenderás si una batería no proporciona su tensión nominal o si un circuito etiquetado como fuente de corriente ideal empieza a echar humo en un punto aunque debería ser completamente inmune a los cambios externos en el circuito.

Como nota al margen, considere lo que ocurre con la fuente de tensión ideal cuando sus salidas están en cortocircuito y lo que ocurre con la fuente de corriente ideal cuando sus salidas están abiertas. ¿Y qué ocurre cuando se cortocircuita una batería y por qué todas las baterías tienen la advertencia de no cortocircuitar los pines de salida?

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Zsbán Ambrus Puntos 962

Tal vez esta respuesta le ayude. Digo más o menos lo mismo que AndrejaKo, pero mi post será más corto.

Al igual que las fuentes de tensión, las fuentes de corriente son sólo una construcción teórica. Una batería puede ser una aproximación razonablemente cercana a una fuente de tensión, pero no es exacta.

Sin embargo, a diferencia de las fuentes de tensión, que se aproximan por medio de pilas, no hay ningún componente simple que se aproxime particularmente bien a una fuente de corriente general. Sin embargo, esto no significa que el concepto no sea útil, ya que muchos circuitos del mundo real pueden ser modelados utilizando el concepto.

He visto fuentes de alimentación de laboratorio que tienen dos mandos, uno que ajusta la tensión y otro la corriente. Para utilizar estas fuentes de alimentación como fuente de voltaje, basta con ajustar la corriente al máximo y marcar el voltaje deseado. Mientras el circuito no requiera más que la corriente máxima, la fuente suministrará la tensión elegida. Para utilizarla como fuente de corriente, marca el voltaje al máximo y establece la corriente deseada. La fuente proporcionará esa corriente siempre que no requiera una tensión superior a la máxima.

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Muxa Puntos 2425

Los paneles solares actúan como fuente de corriente en parte de su región de funcionamiento. Fíjate en estas características:

iv curve of a pv panel, source: www.itacanet.org

Si conectas una resistencia de 36mΩ al panel, fluirán 2,75A a través de la resistencia produciendo una caída de tensión de 0,1V en ella. Si ahora aumentas la resistencia a 150mΩ, la corriente se mantendrá constante en 2,75A y la caída de tensión a través de la resistencia aumentará a ~0,4V.

Si sigues aumentando la resistencia, la corriente acabará bajando. Esto se debe a que no es una fuente de corriente ideal. Actúa como tal sólo en el rango de 0-0,4V.

5voto

ShaneB Puntos 1384

Si esto le ayuda a entender:

Una fuente de corriente es un poco como una batería que ajustaría su propio voltaje para asegurar que la corriente que fluye a través de ella es el valor que tú eliges.

Por ejemplo, si tienes una fuente de corriente de 1A y conectas una resistencia de 10 ohmios a través de ella, la fuente ajustará su voltaje de salida a 10 voltios, lo que asegura que 1 amperio pase por la resistencia.

Esto es como decir que una fuente de tensión proporcionará la corriente necesaria para que su tensión se mantenga constante.

Así, una fuente de corriente proporcionará la tensión necesaria para que su corriente se mantenga constante.

Se trata de una explicación excesivamente simplificada, pero creo que se entiende.

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