Fuentes ideales de voltaje y corriente en serie

Para el siguiente circuito determine
a) la corriente I,
b) el voltaje V R y
c) el voltaje V o a través de la fuente actual

Un diagrama de circuito encontrado en las notas de un profesor

Nota: VR debe ser V subíndice R y el caso es el mismo con Vo.

El diagrama de arriba es de un conjunto de notas de clase y las preguntas que lo acompañan nunca se cubrieron en clase. Estuve sentado con un problema por un tiempo y no llegué a ninguna parte.

KVL da

V o − V R − 24 V = o
pero a partir de aquí estoy perdido.

Estoy confundido en cuanto a cómo las fuentes ideales interactúan con la resistencia y entre sí. La fuente de corriente ideal producirá cualquier voltaje en sí misma para mantener una salida de 2 mA, pero no estoy seguro de cómo afecta esto a la caída de voltaje en la resistencia o la corriente que necesita la fuente de voltaje ideal para mantener 24 V.

Para facilitar el análisis, si la "facilidad" es aceptable dada la simplicidad del circuito, ¿por qué no aplicar la superposición? Calcule VR1 cuando la fuente de corriente se establece en 0 A (circuito abierto, no circula corriente) y calcule VR2 cuando la fuente de 24 V se establece en 0 V (reemplazada por un cortocircuito). Agregue los dos resultados y tendrá VR y luego Vo. Verá que la resistencia, en lugar de proporcionar una caída de voltaje, se suma a la fuente de 24 V. O, si no desea la superposición, la caída en la resistencia con la polaridad dibujada es R x 2 mA ya que la fuente de corriente impone la corriente en el circuito.

Respuestas (2)

La fuente de corriente nos dice que cada elemento en este lazo tendrá una corriente de 2 mA fluyendo a través de él, incluida la resistencia. La ley de Ohm nos dice que

V R = I R ⋅ R R = 2   metro A ⋅ R R

Como dijiste, KVL nos da eso

∑ V i = 0 V
⇔ − V O + V R + V S = 0 V
⇔ − V O + V R + 24 V = 0 V
Ahora podemos simplemente insertar el primero en el segundo y resolver para V O , y esto nos da:
⇔ − V O + 2   metro A ⋅ R R + 24 V = 0 V
⇔ V O = 24 V + 2   metro A ⋅ R R

Una fuente de corriente ideal es inelástica en el sentido de que siempre suministra la corriente indicada. En este circuito, la fuente de corriente determina la corriente que fluye alrededor del bucle. El voltaje a través de la resistencia se puede calcular de acuerdo con la ley de Ohm:

V R = R × ( 2 metro A )

Considere el siguiente circuito que muestra el caso opuesto.

circuito paralelo

En este caso, la fuente de voltaje determina el voltaje a través de la resistencia y la fuente de corriente no tiene efecto.

En resumen:

  • Las fuentes de voltaje establecen el voltaje entre dos nodos. Si dos fuentes de voltaje con diferentes voltajes se pusieran en paralelo aplicando KVL al bucle, se produciría (Va)+(-Vb)=0un error.

  • Las fuentes de corriente establecen la corriente que fluye a través de ellas entre dos nodos. Si dos fuentes de corriente con diferentes valores se colocaran en serie sin otras conexiones al nodo medio, aplicar KCL a ese nodo produciría (Ia)+(-Ib)=0lo que también es un error.

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