Convenciones de esquemas de análisis de circuitos en divisor de voltaje

He buscado por todas partes un diagrama similar a este para ayudarme a comprender lo poco que sé (en un curso de introducción a la electrónica universitaria), pero no puedo encontrar ninguna forma de entender esto. Así que espero poder encontrar algo de ayuda.

Dondequiera que busco una respuesta o una guía, encuentro circuitos completos agradables y hermosos (un bucle obvio y agradable para que sepa cómo seguir la ley de Ohm, KCL, KVL, la ecuación del divisor de voltaje, etc. (Like this , this , this , etc.) )

La pregunta de asignación real es diferente a esta, pero si puedo entender lo que está sucediendo aquí, entonces podré continuar. Simplemente no puedo seguir porque no sé lo que está implícito aquí.

Lo que me han dicho es que Va y Vb no están molidos, y para mis propósitos necesito saber qué está pasando en Vo. Sé que en este caso Va y Vb son 'fuentes', por lo que se 'empujan' 'uno hacia' el otro y se 'encuentran en el medio' (esa es mi descripción, ya que soy nuevo en esto, esa es la mejor manera Puedo describirlo)

ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces, mi intuición me dice que, dado que Va y Vb están en direcciones opuestas, aquí está sucediendo algo como Va - Vb. Me encantaría usar KVL, pero esto no me parece un bucle, así que no tengo idea de lo que puede hacer. Como tampoco parece un bucle, no sé cuál sería la corriente. Parece intuitivamente incorrecto tener dos corrientes (en mi cabeza parece que habría una corriente de Va a través de R1 y una corriente de Vb a través de R2, y en el medio se "encontrarían", pero eso no tiene sentido (Todavía veo corriente usando la ley de Ohms como V R 1 + R 2 , pero hay dos fuentes aquí, así que no tengo idea de lo que realmente está pasando.

Básicamente, estoy perdido en lo que significa este diagrama, y ​​estoy seguro de que debe ser válido (no es una pregunta capciosa, la idea es encontrar Vo), pero simplemente no sé qué hacer con él, ya que todos los demás ejemplos tienen un Bonito circuito completo. ¿Esta cosa debe ser como un circuito completo de alguna manera? ¿Como cerrado de alguna manera? ¿Debe haber algo entre Va y Vb implícito?

¿Por qué no vuelves a dibujar el circuito e incluyes las fuentes de Va y Vb? Creo que eso lo ayudará a ver cómo se puede usar KVL.
@ElliotAlderson, en realidad no estoy seguro de cómo hacerlo. Como si dibujara el símbolo de la batería en cada uno, pero todavía hay un espacio. Ahora, tal vez haya algo implícito aquí, como que tal vez las fuentes Va y Vb estén conectadas por un cable ideal con voltaje 0 (ya que sé que el lado positivo de cada fuente está mirando 'adentro' hacia sus respectivas resistencias), pero es por eso que mencioné convención, ya que no estoy seguro de lo que esto representa en un diagrama más tradicional.

Respuestas (3)

Esta sencilla solución gráfica con dos ejemplos puede ayudar.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. Considere los voltajes como alturas referenciadas a 0 V. Considere las resistencias como distancias desde la unión común.

  • En (a) VO será 1/5 del camino entre V 1 y V 2 . Como hay un aumento de 5 V entre V1 y V2, entonces V O será V 1 + 1 = 2 + 1 = 3 V.
  • En (b) VO será 3/5 del camino entre V 1 y V 2 . Como hay una caída de 10 V entre V1 y V2, entonces VO será V 1 - 10 × (3 / 5) = 4 - 6 = -2 V.

Lo que me han dicho es que Va y Vb no están molidos,

No están conectados a tierra, pero comparten una tierra común y esta es la referencia a partir de la cual se miden los voltajes.

... y para mis propósitos necesito saber qué está pasando en Vo.

Esperemos que los diagramas ayuden.

Sé que en este caso Va y Vb son 'fuentes', por lo que se 'empujan' 'hacia' el otro y se 'encuentran en el medio' (esa es mi descripción, ya que soy nuevo en esto, esa es la mejor manera Puedo describirlo).

Casi. Dado que uno es más alto que el otro, la corriente fluirá cuesta abajo de ese a otro. Piense en conectar una sola celda AA a tres celdas AA en serie mediante un par de resistencias. Los tres descargarán en el que cargará.

Así que mi intuición me dice que como Va y Vb están en direcciones opuestas,...

Pueden estar en la misma dirección (a) o en sentido opuesto (b).

... que hay algo como un Va - Vb aquí.

Correcto.

Me encantaría usar KVL, pero esto no me parece un bucle...

Cuando dibujas en la referencia del suelo, completas el bucle. (Todos los puntos con símbolos GND están conectados entre sí).

Como tampoco parece un bucle, no sé cuál sería la corriente.

Esperemos que eso también quede claro ahora. La corriente será
(V A - V B ) / (R A + R B ) .

Parece intuitivamente incorrecto tener dos corrientes (en mi cabeza, parece que habría una corriente de Va a través de R1 y una corriente de Vb a través de R2, y en el medio se "encontrarían" ...

Sin nada más conectado en V O, la corriente que sale de A entra en B.

De los comentarios:

Gracias. Si puedo pedir una aclaración: en la situación (a) anterior obtengo lo siguiente:

  • Corriente = (7 - 2) / (1000 + 4000) = 5 / 5000 o = 1/1000 A (o 1 mA);
  • Caída de voltaje en R1 = 1/1000 * 1000 = 1 V;

La caída de voltaje correcta y es de derecha a izquierda en su enfoque. (Tenemos que ser consistentes en otros lugares ahora).

  • Caída de voltaje en R2 (de manera similar) = 4 V, por lo tanto, el voltaje entre ellos es 4 - 1 V = 3 V, esto da como resultado lo mismo, pero creo que llegué de la manera incorrecta ...

No, has obtenido la misma respuesta debido a los números fáciles que elegí. Su caída de 4 V en R2 es correcta, pero VO se calcula entonces por V 0 = 7 - 4 = 3 V. Y para R1 es V 0 = 2 + 1 = 3 V. (Ambos tienen que dar la misma respuesta).

Hola, estoy revisando tu respuesta y me está ayudando mucho. Una cosa para aclarar a medida que lo analizo: ha agregado terrenos 'antes' (¿terminal negativo?) De las fuentes de voltaje v1 y v2. ¿Es esto algo que solo es necesario para cualquier fuente de voltaje dispuesta de esta manera? Gran parte de mi problema con esto son las pequeñas cosas implícitas en este esquema. Verlo aquí definitivamente me ayuda a articular lo que está pasando y desearía que estuviera en el diagrama que me dieron.
@backslash Cuando se definen los valores de voltaje Va y Vb, son con respecto a un cero de voltaje. Ese cero es 'tierra'. Dibujar las fuentes de voltaje y conectarlas a tierra es la mejor manera de mostrar eso. También muestra en el diagrama lo que se ha dejado fuera del esquema. Otra forma de hacerlo sería conectar una fuente de voltaje de Va-Vb entre esos dos puntos. También restaura el ciclo actual, pero luego solo puede calcular V0 con respecto a Va y Vb, y no a 'tierra'.
@neil_uk gracias que ayuda. Creo que estoy siguiendo esa parte ahora finalmente.
@backslash: piense en los voltajes que se refieren a tierra de la misma manera que las altitudes se refieren al nivel del mar. Ver otra respuesta que escribí aquí .
... Luego puede hacer que Ha y Hb (H = altura) estén referenciados al nivel del mar o puede usar Hb - Ha, que le dirá cuánto más alto es b en relación con a. Si hay una pendiente constante entre los dos puntos, puede calcular la altura en cualquier punto a lo largo de ese camino si conoce la fracción de la distancia entre los dos.
Gracias. Si puedo pedir una aclaración: en la situación (a) anterior obtengo lo siguiente: Corriente = 7-2 / 1000+4000 = 5/5000 o = 1/1000 A (o 1 mA); Caída de tensión en R1 = 1/1000*1000 = 1 V ; Caída de voltaje en R2 (de manera similar) = 4V , por lo tanto, el voltaje entre ellos (Vout) es 4-1 V = 3V , esto da como resultado lo mismo, pero creo que llegué de la manera incorrecta (ya que tienes V1 + 1 = 3). ¿Qué me estoy perdiendo allí?
@backslash: Ver la actualización.
Traté de hacer esto de varias maneras durante la última semana y todavía estaba, deprimente, confundido por eso. hoy, mientras lo intentaba de nuevo, finalmente llegué a un resultado que reflejaba algunas de sus explicaciones y todo hizo clic. Es una larga historia, pero el problema era que realmente no podía 'soltar' la segunda resistencia y la fuente de voltaje durante los cálculos. Cuando REALMENTE lo dividí, finalmente pude ver exactamente lo que querías decir en tu respuesta. Gracias.
@backslash, gracias por los comentarios.

V O será un promedio ponderado de V A y V B si no hay una carga significativa en V O .

La ponderación depende de las resistencias.

V O = R 2 V A + R 1 V B R 1 + R 2

Puede derivar esta ecuación asumiendo que la corriente es la misma a través de cada resistencia. Eso es lo mismo que la suposición de que no hay una carga significativa en V O

Si la corriente es la misma a través de cada resistencia, entonces

I = V A − V O R 1 = V O − V B R 2

que se puede reorganizar para dar la fórmula anterior.

A quien haya votado en contra de esta respuesta, ¿podría ofrecer una explicación de por qué?
No puedo votar, de lo contrario lo votaría. No sabía cómo usar estas ecuaciones (o cómo llegabas a ellas) hasta que descubrí algunas otras cosas, pero es correcto y útil (llegué a ambas ecuaciones cuando estaba tratando de resolver varios valores en términos de los demás valores). gracias.

Una forma breve de hacerlo es conectar los dos nodos abiertos con... su intuición es acertada... una fuente (Va - Vb).

Ahora tiene un bucle y puede hacer el análisis dentro del bucle como ha aprendido. Esto le da Vo en relación con Vb (que puede considerar como un GND local) o Va si prefiere sus esquemas al revés.

La elección de GND local es arbitraria, cualquiera que sea el punto que elija, debe obtener la misma respuesta siempre que lo use de manera consistente; Vb parece la opción más lógica ya que estamos acostumbrados a estar abajo...

Cuando necesite voltajes absolutos, si tomó Vb como su tierra local, simplemente agregue Vb a sus otros nodos locales ... por lo tanto, Va es entonces Vb + (Va - Vb) exactamente como debería ser.

Convenciones de esquemas de análisis de circuitos en divisor de voltaje
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