Clase 3 Fuentes de Tension y Corriente

Fuentes de Tensión y
Corriente
Clase 3
03-<octubre-2014

Fuentes de Tensión y Corriente
 Hay cinco elementos de circuito ideales básicos: fuentes de tensión, fuentes de
corriente, resistencias, bobinas y condensadores .
 Constituyen un punto de partida bastante útil, debido a su relativa simplicidad; las
relaciones matemáticas entre la tensión y la corriente en las fuentes y en las
resistencias son algebraicas. Así, podremos comenzar a aprender las técnicas
básicas de análisis de circuitos.

Fuentes de tensión y de corriente
 Antes de explicar las fuentes de tensión y de corriente ideales, es preciso
considerar la naturaleza general de las fuentes eléctricas . Una fuente eléctrica es un
dispositivo capaz de convertir energía no eléctrica en energía eléctrica y viceversa.
 Una batería, durante su descarga, convierte energía química en energía eléctrica,
mientras que una batería que esté siendo cargada convierte la energía eléctrica en
energía química.
 Una dinamo es una máquina que convierte energía mecánica en energía eléctrica y
viceversa. Si está operando en el modo de conversión mecánico a eléctrico, se
denomina generador; si está transformando energía eléctrica en mecánica, se
denomina motor.
 Lo importante es que estas fuentes pueden suministrar o absorber potencia
eléctrica, generalmente manteniendo la tensión o la corriente.

 Este comportamiento resulta de gran interés para el análisis de circuitos y condujo a la
definición de la fuente de tensión ideal y de la fuente de corriente ideal como
elementos de circuito básicos. El desafío consiste en modelar las fuentes reales en
función de los elementos de circuito ideales básicos.
 Una fuente ideal de tensión es un elemento de circuito que mantiene una tensión
prescrita en bornes de sus terminales, independientemente de la corriente que fluya a
través de esos terminales .
 De forma similar, una fuente de corriente ideal es un elemento de circuito que mantiene
una corriente prescrita a través de sus terminales, independientemente de la tensión
existente en bornes de los mismos.
 Estos elementos de circuito no existen como dispositivos reales, sino que se trata de
modelos idealizados de las fuentes de corriente y tensión existentes en la práctica.

 Las fuentes ideales de tensión y de corriente pueden subdividirse en fuentes
independientes y fuentes dependientes.
 Una fuente independiente establece una tensión o corriente en un circuito que no
dependen de las tensiones o corrientes existentes en otras partes del circuito. El
valor de la tensión o corriente suministradas está especificado, exclusivamente, por
el valor de la propia fuente independiente.
 Por contraste, una fuente dependiente proporciona un tensión o corriente cuyo
valor depende de la tensión o corriente existentes en algún otro punto del circuito.
No podemos especificar el valor de una fuente dependiente a menos que
conozcamos el valor de la tensión o de la corriente de las que la fuente depende.

 Los símbolos de circuito para las fuentes independientes ideales se muestran en la
siguiente Figura 1.
 Observe que se utiliza un círculo para representar una fuente independiente.
 Para especificar completamente una fuente de tensión ideal e independiente en un
circuito, es preciso incluir el valor de la tensión suministrada y la polaridad de
referencia, como se indica en la Figura 1.1a (a). De forma similar, para especificar
completamente una fuente de corriente ideal e independiente, será preciso indicar
el valor de la corriente suministrada y su dirección de referencia, como se muestra
en la Figura 1.1b.

Símbolos de circuito para (a) una
fuente de tensión ideal e
independiente
y (b) una fuente de corriente ideal
e independiente

 Los símbolos de circuito para las fuentes ideales dependientes se muestran en la
Figura 1.2. Para representar una fuente dependiente, se utiliza el símbolo de un
rombo. Tanto la fuente dependiente de corriente como la fuente dependiente de
tensión pueden estar controladas por una tensión o una corriente existentes en
otra parte del circuito, por lo que existe un total de cuatro variantes, como se
indica mediante los símbolos de la Figura 2.2. Las fuentes dependientes se
denominan en ocasiones fuentes controladas.

Símbolos de circuito para
(a) una fuente de tensión ideal y
dependiente controlada
por tensión,
(b) una fuente de tensión ideal y
dependiente controlada por
corriente,
(c) una fuente de corriente ideal y
dependiente controlada por tensión y
(d) una fuente de corriente ideal y
dependiente controlada por
corriente.

 Para especificar completamente una fuente de tensión ideal y dependiente
controlada por tensión, es necesario indicar la tensión de control , la ecuación que
permite calcular la tensión suministrada a partir de la tensión de control y la
polaridad de referencia de la tensión suministrada.
 En la Figura 1.2(a), la tensión de control se denomina 푉푥 la ecuación que determina
la tensión suministrada 푉푠 es
푉푠 = 휇푉푥
 y la polaridad de referencia de 푉푠, es la que se indica. Observe que 휇 es una
constante multiplicadora adimensional .

 Existen otros requisitos similares para especificar completamente las otras fuentes
ideales dependientes.
 En la Figura 1.2(b), la corriente de control es 푖푥, la ecuación de la tensión
suministrada 푣푠, es
푣푠 = 휌푖푥
 la referencia de polaridad es la que se muestra y la constante multiplicadora 휌
tiene como dimensiones 푉표푙푡푠/퐴푚푝푒푟푠

 En la Figura 1.2 (c), la tensión de control es 푣푥 la ecuación de la corriente
 suministrada 푖푠 es
푖푠 = 훼푣푥
 la dirección de referencia es la mostrada y la constante multiplicadora 훼 tiene
como dimensiones 퐴푚푝푒푟/푉표푙푡푠

 En la Figura 1.2(b), la corriente de control es 푖푥, la ecuación de la corriente
 suministrada 푖푠, es
 la dirección de referencia es la mostrada y la constante multiplicadora 훽 es
adimensional.
푖푠 = 훽푖푥

 Finalmente, en nuestro análisis de las fuentes ideales, observemos que constituyen
ejemplos de elementos de circuito activos .
 Un elemento activo es aquel que modela un dispositivo capaz de generar energía
eléctrica. Los elementos pasivos modelan dispositivos físicos que son incapaces de
generar energía eléctrica.
 Las resistencias; las bobinas y los condensadores son, todos ellos, ejemplos de
elementos de circuito pasivos .
 Los Ejemplos 1.1 y 1.2 ilustran el modo en que las características de las fuentes
ideales independientes y dependientes limitan los tipos de interconexiones
admisibles entre las fuentes.

Problemas Interconexión de Fuentes
ideales
 Utilizando definiciones de fuentes ideales independientes de tensión y de
corriente, indique que interconexiones de la siguiente figura son admisibles y
cuales violan las restricciones impuestas por las fuentes ideales.

ideales
 La conexión (a) es valida. Cada una de las fuentes suministra una tensión en bornes
del mismo par de terminales, marcados como 푎, 푏. Esto requiere que cada una de
las fuentes suministre la misma tensión y con la misma polaridad, cosa que las dos
fuentes del ejemplo hacen.

ideales

ideales
La conexión (b) es valida. Cada una de las fuentes suministra corriente a través del
mismo par de terminales, marcados como 푎 푦 푏 . Esto requiere que cada fuente
suministre y en la misma dirección, cosa que las dos fuentes del ejemplo lo hacen.

ideales
La conexión (c) no es correcta. Cada fuente suministra tensión en bornes del mismo
par de terminales, marcados como 푎 푦 푏. Esto requiere que cada fuente suministre la
misma tensión y con la misma polaridad, cosa que no sucede con las dos fuentes del
ejemplo.

ideales
 La conexión (d) no es admisible . Cada fuente suministra corriente a través del
mismo par de terminales, marcados como 푎 푦 푏. Esto requiere que cada fuente
suministre la misma corriente y en la misma dirección, lo cual no hacen las dos
fuentes del ejemplo.

ideales
La conexión (e) es valida. La fuente de tensión suministra tensión en bornes de la
pareja de terminales marcadas como 푎 푦 푏. La fuente de corriente suministra corriente
a través del mismo par de terminales . Puesto que una fuente ideal de tensión
suministra la misma tensión independientemente de la corriente existente, y una
fuente ideal de corriente suministra la misma corriente independiente de la tensión,
se trata de una conexión valida.

Problemas de Interconexión de fuentes
ideales dependientes y dependientes
 Utilizando las definiciones de las fuentes ideales independientes y dependientes,
indique que interconexiones de las figuras son validas y cuales violan las
restricciones impuestas por las fuentes ideales.

 La conexión (a) no es valida, Tanto la fuente independiente como la dependiente
suministran tensión en bornes del mismo par de terminales , etiquetados como 푎, 푏.
Esto requiere que cada fuente suministre la misma tensión y con la misma polaridad.
La fuente independiente suministra 5V, pero la fuente dependiente suministra 15V.

La conexión (b) es valida. La fuente independiente de tensión suministra tensión en
bornes del par de terminales marcados como 푎, 푏. La fuente dependiente de corrientes
suministra corriente a través del mismo par de terminales . Puesto que una fuente ideal de
tensión suministra la misma tensión independiente de la corriente existente, y una fuente
ideal de corriente suministra la misma corriente independiente de la tensión, se trata de
una conexión valida

La conexión (c) es valida. La fuente dependiente de corriente suministra corriente a través
del par de terminales marcados como 푎, 푏. La fuente de tensión dependiente suministra
tensión en bornes del mismo par de terminales. Puesto que una fuente ideal de corriente
suministra la misma corriente independientemente de la tensión y una fuente ideal de
tensión suministra la misma tensión independientemente de la corriente, se trata de una
conexión admisible.

La conexión (d) es invalida. Tanto la fuente independiente como al dependiente suministran
corriente a través del mismo par de terminales, etiquetados como 푎, 푏.Esto requiere que
cada fuente suministre la misma corriente y en la misma dirección de referencia . La fuente
independiente suministra 2A, pero la fuente dependiente suministra 6A dirección opuesta.

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