A fonte de corrente também é uma fonte de tensão?

Estou confuso entre fontes de corrente e tensão; Recebo a definição do livro de texto, mas não consigo entender a diferença no mundo real. Para mim, as fontes de corrente e tensão parecem as mesmas. Entendo que fontes ideais não existem. Qual é um exemplo de fonte atual prática? Para produzir corrente, precisamos de tensão, então uma fonte de corrente também não é uma fonte de tensão? Como uma bateria é uma fonte de tensão e produz corrente quando conectada a um circuito, também não é uma fonte de corrente?

Ajude-me a entender o exemplo do mundo real e o uso da fonte de corrente e como ela é diferente de uma fonte de tensão.

Uma fonte de tensão fornece, o mais próximo possível do ideal, uma tensão constante (ou apenas ligeiramente variável) a qualquer corrente necessária (em fontes reais, até o limite da corrente que ela pode fornecer)

Uma fonte de corrente fornece, o mais próximo possível do ideal, uma corrente constante (ou apenas ligeiramente variável) em qualquer voltagem necessária (em fontes reais, até o limite da voltagem que ela pode fornecer).

Se você curto-circuito de uma fonte de tensão, você obtém correntes extremamente grandes (e normalmente queima um fusível / dispara um disjuntor, etc.)

Se você provoca um curto-circuito em uma fonte de corrente, obtém a corrente nominal em voltagem extremamente baixa e nada emocionante acontece.

Se você abrir uma fonte de tensão em circuito, ela fica lá na sua tensão nominal e não faz nada de interessante.

Se você abrir um circuito em uma fonte de corrente, ela dispara para sua voltagem máxima. Se fosse uma fonte de corrente ideal , ela se elevaria a quilovolts suficientes para formar um arco e obter a corrente nominal fluindo no plasma. Na verdade, não queremos fontes atuais ideais na maioria das situações por esse motivo.

Uma fonte de tensão ideal manteria uma tensão definida, independentemente da corrente extraída dela.

Uma fonte de corrente ideal manteria uma corrente definida, independentemente da tensão ao seu redor.

Nenhuma dessas coisas realmente existe. Ambas são simplificações que usamos ao analisar circuitos. Mesmo se pudéssemos construí-los, provavelmente não desejaríamos. Um dispositivo com tensão infinita de circuito aberto ou corrente infinita de curto-circuito seria extremamente perigoso.

Uma fonte de tensão real mantém uma tensão próxima ao seu valor definido em alguma faixa definida de correntes.

Uma fonte de corrente real mantém uma corrente próxima ao seu valor definido por alguma faixa definida de tensões.

Algumas fontes podem exibir ambos os comportamentos. Uma fonte de alimentação típica de laboratório é um bom exemplo: para correntes baixas, ela manterá uma determinada tensão, mas assim que a corrente atingir um determinado limite, a tensão será reduzida para manter uma corrente constante.

Uma fonte de corrente ideal em paralelo com um resistor é equivalente a uma fonte de tensão ideal em série com um resistor. O valor do resistor é o mesmo em ambos os casos e é conhecido como "impedância de saída". A característica tensão versus corrente desse circuito será uma linha reta entre a tensão do circuito aberto e a corrente do curto-circuito. Em termos mais gerais, podemos considerar a impedância de saída como dv / di.

Assim, você pode decidir o que é uma impedância aceitável da fonte para que a variação na corrente seja suficientemente pequena acima da faixa de tensão de saída e depois transformar o circuito de uma fonte de corrente com ressetor paralelo para uma fonte de tensão com resistor em série.

Na prática, isso não funciona tão bem. Para obter uma alta impedância de saída por esse método, é necessária uma fonte de alta tensão que é ineficiente e pode criar riscos à segurança. Portanto, uma fonte de corrente típica envolve alguma forma de feedback para ajustar a tensão, dependendo da carga. Para essa fonte, o gráfico de tensão versus corrente geralmente não será uma linha reta e, portanto, a impedância de saída variará dependendo da tensão na fonte.

Normalmente, é usada alguma forma de transistor ou circuito de amplificador operacional. Existem muitas variações, dependendo das características que a fonte precisa ter.

Qual é um exemplo de fonte atual prática ?

Na soldagem a arco, você deve usar uma fonte de energia de corrente constante (CC) ou tensão constante (CV), dependendo de qual processo está sendo usado. Vários dos processos de soldagem mais comuns usam fontes de alimentação de corrente constante (por exemplo, SMAW, GTAW).

Quando um operador SMAW (soldagem por "vara") está soldando, a fonte de energia de corrente constante mostrará uma mudança relativamente pequena na amperagem em comparação com uma grande mudança na voltagem .

Usando alguns exemplos de parâmetros operacionais para uma fonte de energia CC, temos a máquina configurada para 300A e verificamos a tensão e a amperagem na fonte de energia enquanto o operador altera o comprimento do arco, mantendo o eletrodo mais próximo ou mais longe do trabalho:

• Arco curto: 30V - 308A
  
• Arco ideal: 32V - 300A
  
• Arco longo: 34V - 290A
  

Aqui podemos ver que há uma mudança relativamente pequena na amperagem de 18A com uma mudança comparativamente grande na tensão de 4V.

Para produzir corrente, precisamos de tensão, então uma fonte de corrente também não é uma fonte de tensão?

Não. Fonte de corrente e fonte de tensão são definições teóricas que existem para analisar circuitos elétricos. Se você olhar para as definições, elas não podem ser verdadeiras.

A essência é que uma fonte de corrente fornece uma corrente razoavelmente estável (ou seja, constante ) e uma fonte de tensão fornece uma tensão previsível (por exemplo, baterias de 12V, tomadas de parede de 120V).

Para fontes ideais de corrente e tensão, é assim.

A passagem atual através de uma fonte atual é fixada em um valor constante pela fonte atual. A tensão através de uma fonte de corrente pode assumir qualquer valor.

A voltagem medida de um terminal ao outro de uma fonte de voltagem é fixada em um valor constante pela fonte de voltagem. A corrente através da fonte de tensão pode assumir qualquer valor.

Isso faz sentido?

Meu entendimento é que uma fonte de corrente da vida real ajusta a tensão de saída para garantir que a corrente especificada flua através do circuito, enquanto uma tensão fonte de produz uma tensão específica até uma corrente nominal. Mas acho que ambas são tecnicamente fontes de tensão (potencial), uma sendo uma tensão variável e a outra tensão fixa.

Em relação à fonte atual, anos atrás, eu tive um bloqueio mental até que um instrutor fez a afirmação simples de que "a capacidade de gerar corrente é assumida como infinita em equações, mas na vida real sempre é limitada pelas capacidades da fonte".

Você está certo ao pensar que não existe uma fonte de tensão ideal ou uma fonte de corrente ideal no mundo real.

Em vez disso, existem apenas fontes, que fornecem tensão e corrente. A diferença entre eles é qual dos parâmetros está sob o controle da fonte e qual está sob o controle da carga .

Para cargas resistivas simples, você tem a Lei de Ohm, que ilustra bem.

Você tem três parâmetros - tensão, corrente e resistência. A lei de Ohm relaciona os três juntos em uma fórmula muito simples -$I=\frac{V}{R}$

Quando você tem dois desses valores, pode calcular o terceiro.

$V$$R$$I$

$I$$R$$V$

Então, em resumo:

• Em uma fonte de tensão, a tensão é fixa e a corrente muda dependendo da carga
• Em uma fonte de corrente, a corrente é fixa e a tensão muda dependendo da carga

Apenas para adicionar algumas matemáticas V = RI (lei de ohm) Agora, o que a fonte de tensão faz é matematicamente dizer que V é constante, portanto, é tornar (RI) constante, isso implicaria

1. Para aumento da resistência (LOAD), é extraída menos corrente.
2. No entanto, a dissipação de energia é a mesma, o que implica uma possibilidade de que a corrente no circuito seja menor se a energia necessária for a mesma.

O inverso ocorre para a fonte de corrente, onde mesmo a baixa voltagem atenderia à barreira de energia necessária. Matematicamente, essa é a diferença fundamental entre as duas fontes.

Você solicitou algumas aplicações práticas dos loops atuais. Aqui estão alguns. Alguns são históricos, e alguns ainda estão sendo usados ​​hoje.

As primeiras máquinas de teletipo , como o modelo 15, usavam loops de corrente de 60 mA entre as máquinas. Modelos posteriores, como o Modelo 33, usavam loops de 20 mA. A vantagem em ambos os casos é que você pode executar linhas por vários quilômetros entre máquinas sem a necessidade de repetidores, pois a corrente constante superou quaisquer perdas devido à resistência das linhas. Obviamente, a queda de tensão nessas distâncias aumentou à medida que a distância aumentou, e algumas linhas foram operadas em tensões de alimentação de até 125V.

Outra vantagem é que você pode adicionar máquinas adicionais em série com outras em qualquer parte do circuito, e a fonte de alimentação compensará automaticamente aumentando a tensão que aciona o circuito.

Esses loops de teletipo usavam ausência de corrente para uma condição de "espaço" e a presença de corrente na linha para uma "marca". Como uma condição de espaçamento (sem dados) era a condição padrão, isso reduzia o consumo de energia nos circuitos da fonte de alimentação na maioria das vezes.

As máquinas de teletipo modelo 33 foram amplamente utilizadas como terminais de computador para minicomputadores nas décadas de 1970 a 1980 e, portanto, a maioria delas veio com uma interface de 20 mA. Até a placa serial original do IBM PC possuía provisões para uma interface de loop atual.

MIDI é outro exemplo de uma interface de loop atual. Ele usa 5 mA.

Outro tipo de loop de corrente foi e ainda está sendo usado em alguns locais para instrumentação. É chamado de loop de corrente de 4-20 mA (10-50 mA também foi usado). Diferentemente da corrente constante nos circuitos discutidos acima para o envio de dados digitais, os circuitos de 4-20 mA são usados ​​para transmitir leituras de instrumentos como pressão, temperatura, nível, fluxo, pH ou outras variáveis ​​de processo. Geralmente 4 mA representa uma leitura de 0 e 20 mA representam uma leitura em escala completa. Portanto, se a escala completa de um instrumento fosse 160, cada aumento de 100 µA na corrente representaria um aumento de um na leitura.

Um dispositivo conhecido como transmissor é usado para converter a leitura em uma corrente variável. Os modernos são bastante complexos .

Como os loops digitais de 20 mA e 60 mA, uma vantagem dos loops de corrente de 4-20 mA é que eles podem ser executados em um par de telefone, por exemplo, por longas distâncias.

A razão pela qual eles começaram com 4 mA em vez de 0 mA, foi o último a ser utilizado para indicar uma falha (malha aberta).

Tente refletir sobre essa noção - lenta e calmamente. A corrente é real. É uma realidade física [elétrons se movendo de alguma maneira]. É mensurável. É variável [elétrons mais ou menos em movimento]. Pode ser visto com uma variedade de instrumentos [microscópio eletrônico]. Portanto, o passo 1 é chegar a um acordo com a existência da forma mecânica da corrente elétrica - ela existe. A tensão não é real. Não possui constituintes mecânicos. Portanto, para todos vocês que acreditam erroneamente que AMBOS a corrente e a tensão são reais e existem e dependem um do outro para ter algum significado adicional - você está errado. O termo voltagem precisava ser descrito no dia anterior para EXPLICAR a eletricidade de uma maneira simples, em vez de deixar o assunto confuso e sem explicação. O ponto chave a entender aqui é o significado de EXIST! A corrente existe. É um componente mecânico [possui massa] que compreende vários blocos de construção [elétrons; partículas; estrutura atômica, mais interação entre os constituintes de acordo com as leis da física]. A tensão NÃO existe porque não tem massa. Nós mesmos criamos o valor da tensão, interpondo um instrumento de medição projetado e rotulado para um circuito fechado que permite a circulação ou o início de uma corrente. Dependendo dos parâmetros físicos [no nível do elétron] do circuito, isso dependerá do que vemos em nosso humilde dispositivo de medição de tensão. É interessante notar que NUNCA precisamos definir a tensão como um parâmetro separado se quisermos nos ater à realidade dos dois constituintes do circuito que realmente existem e definem o fluxo de elétrons com precisão [resistência e corrente do circuito].