¿Qué significan las frases "convención del signo pasivo", "convención del receptor" y "convención del generador" con respecto a los circuitos eléctricos, en particular para los condensadores?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Benjamin
Puntos
145
Creo que en realidad se trata de la forma en que se cuenta la corriente y el voltaje para que sean positivos. Para cada elemento de una red se puede definir una corriente y una tensión. Si el voltaje y la corriente apuntan en la misma dirección, se llama "receptor". Si están en dirección opuesta, se llama "generador". La convención más común es utilizar "receptor" para las resistencias, condensadores e inductores y "generador" para las fuentes.
Es una convención que simplemente establece que "la mayoría de los números salen positivos". Las matemáticas funcionan de cualquier manera y es simplemente una cuestión de conveniencia.
Ver también http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_sign_convention
Ian Brandt
Puntos
81
Como ha señalado Hilmar, se trata de una convención que te indica de qué manera debes contar la corriente y la tensión de un dipolo eléctrico.
Los componentes activos, como los generadores, suelen producir energía. Lo que significa físicamente es que produce energía para que las cargas (imaginemos cargas positivas para simplificar), atraviesen una ganancia de potencial.
En la imagen siguiente, he tomado todas las corrientes y tensiones como positivas. Por ejemplo, $U_0$ ser positivo significa que el potencial eléctrico es mayor en la parte superior del generador en comparación con la parte inferior. Como la corriente eléctrica también apunta de abajo hacia arriba, significa que las cargas (positivas) van en esa dirección en el circuito. Pero como un potencial más alto significa mayor energía (para las cargas positivas), esto cuesta algo de energía, que es proporcionada por el generador. La velocidad a la que esta energía es proporcionado por el generador viene dada por la fórmula de la potencia $P_0 = U_0 \times I$ . Ya ves que esta convención para elegir el sentido de la corriente y de la tensión se adapta a los generadores, ya que lleva a ambos a ser positivos, y también significa que al utilizar el $P = U \times I$ fórmula estamos calculando la potencia proporcionada por el generador al circuito, como es de esperar para un generador. De ahí el nombre de "convención del generador".
En cambio, todos los demás elementos de esta imagen tienen la corriente y las tensiones apuntando en direcciones opuestas. Esto significa que están en "convención de receptores". En esa situación, la convención del receptor es, de hecho, la convención más adaptada, porque lleva a que todas las cantidades sean positivas (si el dipolo no proporciona ninguna energía a las cargas, entonces el camino natural para ellas es ir de un potencial eléctrico más alto a un potencial eléctrico más bajo, lo que significa que el voltaje a través del dipolo apuntará en la dirección opuesta a la corriente). La convención del receptor también significa que cuando se utiliza la fórmula de la potencia $P_R = U_R \times I$ o $P_C = U_C \times I$ Estamos calculando la potencia disipado por la resistencia o el condensador, lo que tiene sentido porque como ninguno de ellos tiene la capacidad de crear energía, sólo pueden recibirla.
Así que, en resumen, lo más conveniente es ir:
- generador/dipolo activo -> convención del generador -> tensión y corriente apuntando en la misma dirección -> $P = U \times I$ es el generado poder
- dipolo pasivo (resistencia, condensador, inductor, etc...) -> convención receptora -> tensión y corriente apuntando en direcciones opuestas -> $P = U \times I$ es el disipado poder
Tal vez conozcas algunas leyes que conectan la tensión con la corriente para ciertos componentes, como la ley de Ohm para una resistencia ( $U_R = R \times I$ ), la ley del condensador ( $I = C \frac{d U_C}{dt}$ ), o la ley del inductor ( $U_L = L \frac{d I}{dt}$ ). Todas estas leyes deben entenderse como una relación entre la tensión y la corriente de dicho dipolo en convención receptora. Usted puede utilizar la "convención del generador" inversa incluso para las resistencias y los condensadores, pero esto es muy poco estándar, ya que dará lugar a un signo menos adicional en toda la fórmula anterior, lo que no es conveniente.
Al final, todo esto es una cuestión de conveniencia. Elegimos la convención que más se ajusta a cada dipolo para que todas las cantidades sean positivas. Si te ciñes a la "convención del generador" para los generadores/componentes activos (es decir, definiendo la corriente y la tensión en el mismo sentido), y a la "convención del receptor" para todos los componentes pasivos (es decir, definiendo la corriente y la tensión en sentido contrario), como resistencias, condensadores o inductores, estarás bien el 99% de las veces. Espero que esto tenga sentido.
