O que exatamente é uma fonte atual?

O que entendi da definição de fontes de corrente é que é uma fonte que fornece uma corrente constante através de uma carga, independentemente de como os outros parâmetros (como resistências, por exemplo) no circuito sejam alterados. Estou certo?

Se estou certo, qual é o exemplo de uma fonte de corrente usada em um circuito prático?

A Wikipedia deu o exemplo de um gerador de Van de Graaff como fonte de corrente constante. (Não li o artigo, porque havia uma nota de que a seção parecia se contradizer. Não queria ficar confusa.)

Posso pensar em fontes de tensão - por exemplo, uma bateria que tem uma diferença de potencial constante em suas extremidades, independentemente das mudanças no circuito ao qual está conectada, mas não consigo pensar em uma fonte de corrente. Qualquer exemplo que eu possa imaginar envolve mudanças na corrente quando as resistências são alteradas.

Uma fonte de corrente é o duplo de uma fonte de tensão. Uma fonte de tensão ideal tem impedância de saída zero, para que a tensão não caia sob carga. Não deve ser curto, porque, em teoria, fluiria uma corrente infinita.
Uma fonte de corrente ideal possui impedância de saída infinita. Isso significa que a impedância da carga é insignificante e não influencia o fluxo de corrente. Como as fontes de tensão não devem ser cortadas, as fontes de corrente não devem ser deixadas em aberto. Uma fonte de corrente aberta ainda tentará fornecer a corrente definida, e a fonte de corrente teórica entrará em tensão infinita.

editar (após o seu comentário)
Aqui você pode ler a impedância como resistência. Se a fonte atual tivesse uma resistência limitada, as mudanças na carga mudariam a corrente, porque a resistência total mudaria. Você não quer isso. Portanto, se a resistência da fonte atual é infinita, a carga pode ser ignorada e a resistência sempre permanece a mesma (infinita). Portanto, a corrente também.

Uma fonte de corrente prática pode ser construída da seguinte maneira:

Um diodo tem a mesma queda de tensão que a junção base-emissor, então o outro diodo define o emissor do transistor para cerca de 0,7V. Uma tensão fixa através de um resistor fixo dá uma corrente de emissor fixo, o que é aproximadamente o mesmo que a corrente de colector do transistor se o é elevada o suficiente. (A rigor, esse é um sumidouro atual, e não uma fonte atual, mas o princípio permanece o mesmo.) $H_{FE}$

$V_{SET}$-$I_{LOAD}$$I_{SET}$$I_{SET}$$R_{SET}$, de acordo com a Lei de Ohm:

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

$V_{SET}$$R_{SET}$$I_{SET}$

Depois de ler seus comentários, vou dar uma resposta um pouco diferente a essa pergunta.

O que exatamente é uma fonte atual? Não é nada, ou melhor, é apenas um modelo matemático. O que você está descrevendo não existe, assim como não existe uma fonte de tensão.

Penso que o principal problema aqui é invocado por esta afirmação: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected toque está incorreta. Que não existe o comportamento da bateria ideal que é real como fonte de corrente ideal e, assim como a fonte de corrente ideal. A saída (e estado interno) de cada bateria real é afetada pelo circuito ao qual está conectada.

Então, por que temos fontes de tensão e corrente? Bem, a ideia é que o trabalho do engenheiro é basicamente construir um dispositivo que faça algo muito bem e, como resultado, esse entendimento completo de como cada componente usado no dispositivo não é necessário. É por isso que temos coisas como fontes ideais de corrente e tensão.

$100 \mbox{ } k\Omega$resistor à bateria. Sua voltagem permaneceu 8,4 V e, a partir disso, talvez eu pudesse concluir que a bateria é realmente a fonte de voltagem ideal desde que eu conectei a carga a ela, mas sua voltagem não mudou. Então peguei um motor elétrico que eu tinha e conectei à bateria e medi a voltagem da bateria novamente. Desta vez, era de 8,2 V. Claramente, o motor afetou a bateria e não é mais uma fonte de tensão ideal, mesmo sendo a mesma bateria de antes. Então eu desconectei o motor e conectei o resistor repetidamente a tensão na bateria era de 8,4 V.

Então, o que está acontecendo aqui? A bateria é uma fonte de tensão ideal ou não? Bem, sabemos que não é porque eu disse isso no início da resposta, mas aqui vou explicar por que às vezes parece que é e às vezes parece que não é. Como eu disse, a fonte de tensão é um modelo matemático. Quando o circuito externo não causa um grande impacto na operação da bateria, eu posso usá-lo e quando o circuito externo causa um grande impacto na bateria, não posso usá-lo. Então, nós estamos usando um modelo simples para representar o comportamento de um circuito real. Outro modelo seria usar uma fonte de tensão ideal com um resistor em série em sua saída. Quando eu conecto uma carga externa a esse circuito, alguma tensão cai no resistor interno e o resistor externo vê uma tensão mais baixa na saída. Isso me permite usar mais uma vez a fonte de tensão ideal para representar a bateria e, como estou usando o resistor interno junto com a fonte de tensão ideal, a saída representará mais de perto o comportamento de uma bateria real. Se eu quiser mais precisão, posso optar por usar um modelo mais complexo e obter resultados mais precisos.

Um ponto importante da engenharia elétrica é aprender quando usar o modelo correto para representar um componente de circuito da vida real extremamente complexo (e até o humilde resistor, quando analisado em detalhes, é uma obra-prima da ciência moderna). Mas, para poder fazer isso, começamos com circuitos simples, para que possamos conhecer como os modelos matemáticos mais simples realmente funcionam.

Quando iniciamos análises de componentes de circuito mais complicados, como transistor ou diodo, por exemplo, decompomos-os em um circuito simples que consiste em itens como resistores e fontes ideais de corrente e tensão. Isso nos permitirá simplificar o comportamento de um componente mais complexo e evitar analisar detalhadamente como ele funciona, se o modelo simples for suficiente para nossas necessidades.

A mesma história funciona para as fontes atuais, mas decidi não contar aqui, pois, como você pode ver nas outras respostas, os circuitos que podem ser modelados como fontes de corrente ideais são muito complicados para você entender neste momento.

Então, para resumir: Não há objetos da vida real que possam ser usados ​​para representar fontes ideais de tensão e corrente, mas existem alguns objetos que podem ser (em alguns casos bem próximos) representados com fontes ideais de tensão e corrente. A melhor coisa que você pode fazer agora é memorizar corretamente as definições de fontes ideais de tensão e corrente e não confundi-las com objetos reais. Dessa forma, você não ficará surpreso se a bateria não fornecer sua tensão nominal ou se uma fonte de corrente ideal rotulada como circuito começar a fumar em um ponto, embora deva ser completamente imune a alterações externas no circuito.

Como nota lateral, considere o que acontece com a fonte de tensão ideal quando suas saídas são curtas e o que acontece com a fonte de corrente ideal quando suas saídas estão abertas? E o que acontece quando você curto uma bateria e por que todas as baterias têm o aviso para não encurtar os pinos de saída?

Talvez essa resposta ajude. Estou dizendo praticamente a mesma coisa que AndrejaKo, mas meu post será mais curto.

Assim como as fontes de tensão, as fontes de corrente são apenas uma construção teórica. Uma bateria pode ser uma aproximação próxima razoável de uma fonte de tensão, mas não é exata.

No entanto, diferentemente das fontes de tensão, que são aproximadas por baterias, não existe um componente simples que se aproxime muito bem de uma fonte de corrente geral. Isso não significa que o conceito não seja útil, pois muitos circuitos do mundo real podem ser modelados usando o conceito.

Vi fontes de alimentação de laboratório com dois botões, um que ajusta a tensão e o outro ajusta a corrente. Para usar esses suprimentos como fonte de tensão, basta definir a corrente no máximo e discar a tensão desejada. Desde que o circuito não exija mais do que a corrente máxima, a fonte fornecerá a tensão escolhida. Para usá-lo como fonte de corrente, disque a tensão para o máximo e defina a corrente desejada. A fonte fornecerá essa corrente enquanto isso não exigir uma tensão maior que a máxima.

Se isso ajudar você a entender:

Uma fonte de corrente é um pouco como uma bateria que ajustaria sua própria voltagem para garantir que a corrente que flui através dela seja o valor que você escolher.

Por exemplo, se você tiver uma fonte de corrente 1A e conectar um resistor de 10 ohms, a fonte ajustará sua tensão de saída para 10 volts, o que garante que 1 Amp passe pelo resistor.

É como dizer que uma fonte de tensão fornecerá a corrente necessária para garantir que a tensão permaneça constante.

Assim, uma fonte de corrente fornecerá a voltagem necessária para garantir que sua corrente permaneça constante.

Essa é uma explicação simplificada, mas eu acho que é o suficiente.

Uma fonte de corrente é um circuito que possui uma resistência de saída idealmente infinita ; como você disse, ela fornece (se possível) a mesma corrente, não importa a que ela esteja conectada.

O conceito é realmente fácil: se você o colocar em uma ramificação de um circuito, saberá que a corrente haverá essa; mas você não pode saber a tensão sobre essa fonte, a menos que calcule a queda sobre os outros componentes.

Veja esta simulação para entender melhor o conceito. Ligue e desligue os interruptores e veja a corrente saindo da fonte.

Uma fonte de corrente pode ser feita com um espelho de corrente , onde dois transistores BJT são polarizados com a mesma tensão de emissor-base para fornecer a mesma corrente de coletor (bom, quase, a diferença é de duas correntes de base). Então, uma perna do espelho é polarizada com uma carga fixa (geralmente um resistor) para definir a corrente e a outra a replicará.

Esse esquema pode ser aprimorado com a conexão de código de cas (usando transistores básicos comuns para aumentar a resistência de saída) ou outros truques, geralmente usando feedback.

As fontes atuais são amplamente usadas em Op-Amps, onde os estágios de ganho precisam ser influenciados por correntes precisas para fornecer ganho equilibrado e mais alto.

Os painéis solares atuam como uma fonte atual em parte de sua região operacional. Veja estas características:

Se você conectar um resistor de 36mΩ ao painel, 2,75A fluirá através do resistor, produzindo uma queda de tensão de 0,1V nele. Se você agora aumentar o resistor para 150mΩ, a corrente permanecerá constante em 2,75A e a queda de tensão no resistor aumentará para ~ 0,4V.

Se você continuar aumentando a resistência, a corrente eventualmente cairá. Isso ocorre porque não é uma fonte atual ideal. Ele atua como um apenas na faixa de 0 a 0,4V.

Existem fontes de energia lineares e comutadas que podem atuar como fontes de corrente. Um método será pegar uma fonte de tensão e regular sua tensão para "compensar" as sobretensões usando feedback. isso é chamado de modo atual.

No entanto, existem alguns conversores que atuam naturalmente como fontes atuais, tendo o nome teórico de Gyrators . estas são fontes de corrente dependentes de tensão.

Artigo relacionado a essas fontes (Meu artigo): http://www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4.pdf