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Una fuente de voltaje es un dispositivo de dos terminales que puede mantener un voltaje fijo . [1] Una fuente de voltaje ideal puede mantener el voltaje fijo independientemente de la resistencia de carga o la corriente de salida . Sin embargo, una fuente de voltaje del mundo real no puede suministrar corriente ilimitada.
Una fuente de voltaje es el dual de una fuente de corriente . Las fuentes de energía eléctrica del mundo real, como las baterías y los generadores , se pueden modelar para fines de análisis como una combinación de una fuente de voltaje ideal y combinaciones adicionales de elementos de impedancia .
Una fuente de voltaje ideal es un dispositivo de dos terminales que mantiene una caída de voltaje fija a través de sus terminales. A menudo se utiliza como una abstracción matemática que simplifica el análisis de circuitos eléctricos reales. Si el voltaje a través de una fuente de voltaje ideal se puede especificar independientemente de cualquier otra variable en un circuito, se llama fuente de voltaje independiente . Por el contrario, si el voltaje a través de una fuente de voltaje ideal está determinado por algún otro voltaje o corriente en un circuito, se llama fuente de voltaje dependiente o controlada . Un modelo matemático de un amplificador incluirá fuentes de voltaje dependientes cuya magnitud está gobernada por alguna relación fija con una señal de entrada, por ejemplo. [2] En el análisis de fallas en sistemas de energía eléctrica , toda la red de fuentes interconectadas y líneas de transmisión se puede reemplazar de manera útil por una fuente de voltaje (CA) ideal y una única impedancia equivalente.
La resistencia interna de una fuente de voltaje ideal es cero; es capaz de suministrar o absorber cualquier cantidad de corriente. La corriente a través de una fuente de voltaje ideal está completamente determinada por el circuito externo. Cuando se conecta a un circuito abierto, hay corriente cero y, por lo tanto, potencia cero. Cuando se conecta a una resistencia de carga , la corriente a través de la fuente se acerca al infinito a medida que la resistencia de carga se acerca a cero (un cortocircuito). Por lo tanto, una fuente de voltaje ideal puede suministrar potencia ilimitada.
Si dos fuentes de voltaje independientes ideales están conectadas directamente en paralelo , deben tener exactamente el mismo voltaje; de lo contrario, se crea una falacia en la lógica, similar a escribir la ecuación .
Las fuentes de tensión en paralelo comparten la carga de corriente: si se conecta un duplicado exacto de la tensión en paralelo a la original, cualquiera de ellas proporcionará la mitad de la corriente eléctrica que proporcionaría la fuente de tensión original. En el resto del circuito, nada ha cambiado: estas dos fuentes de tensión juntas proporcionan la misma tensión y la misma corriente que la original sola.
Ninguna fuente de voltaje real es ideal; todas tienen una resistencia interna efectiva distinta de cero y ninguna puede suministrar corriente ilimitada. Sin embargo, la resistencia interna de una fuente de voltaje real se modela de manera efectiva en el análisis de circuitos lineales al combinar una resistencia distinta de cero en serie con una fuente de voltaje ideal (un circuito equivalente de Thévenin ).
La mayoría de las fuentes de energía eléctrica (la red eléctrica , una batería ) se modelan como fuentes de tensión. Una fuente de tensión ideal no proporciona energía cuando se carga mediante un circuito abierto (es decir, una impedancia infinita ), pero se acerca a la energía y la corriente infinitas cuando la resistencia de carga se acerca a cero (un cortocircuito ). Un dispositivo teórico de este tipo tendría una impedancia de salida de cero ohmios en serie con la fuente. Una fuente de tensión del mundo real tiene una resistencia interna y una impedancia de salida muy bajas, pero no nulas , a menudo mucho menores que 1 ohmio.
Por el contrario, una fuente de corriente proporciona una corriente constante, siempre que la carga conectada a los terminales de la fuente tenga una impedancia suficientemente baja. Una fuente de corriente ideal no proporcionaría energía a un cortocircuito y se acercaría a una energía y un voltaje infinitos a medida que la resistencia de carga se acerca al infinito (un circuito abierto). Una fuente de corriente ideal tiene una impedancia de salida infinita en paralelo con la fuente. Una fuente de corriente del mundo real tiene una impedancia de salida muy alta, pero finita . En el caso de las fuentes de corriente de transistores , la impedancia de unos pocos megaohmios (a bajas frecuencias) es típica.
Dado que no existen fuentes ideales de ninguna de las dos variedades (todos los ejemplos del mundo real tienen una impedancia de fuente finita y distinta de cero), cualquier fuente de corriente puede considerarse como una fuente de voltaje con la misma impedancia de fuente y viceversa. A veces se dice que las fuentes de voltaje y las fuentes de corriente son duales entre sí y cualquier fuente no ideal puede convertirse de una a otra aplicando el teorema de Norton o el teorema de Thévenin .
