¿Por qué el voltaje permanece igual independientemente de la resistencia conectada a la fuente?

Probablemente la forma más fácil de ver esto es como:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Ahora, solo piensa en esa onda sinusoidal. está oscilando entre$V_\text{IN}=-12\:\text{V}$y$V_\text{IN}=+12\:\text{V}$. Cuando$V_\text{IN}\ge +10\:\text{V}$(un período corto), entonces el diodo no conduce porque tiene polarización inversa. Entonces no hay corriente a través de él y, por lo tanto, tampoco hay corriente en$R_1$, cualquiera. Como no hay corriente en$R_1$no hay caída de voltaje a través$R_1$. Por lo tanto,$V_\text{OUT}=+10\:\text{V}$por el período de tiempo mientras$V_\text{IN}\ge +10\:\text{V}$.

Cuando$V_\text{IN}\lt +10\:\text{V}$(la mayor parte del período de tiempo), entonces el diodo está polarizado en directa. Ahora, la mejor manera de imaginar es darse cuenta de que el cátodo del diodo está esencialmente clavado a$V_\text{IN}$, por lo que su ánodo estará una caída de diodo por encima de él. En resumen, el ánodo de$D_1$"seguirá" la fuente de onda sinusoidal durante este período, pero la seguirá sesgada hacia arriba por una caída de diodo. El ánodo tiene que seguir al cátodo. No tiene elección. Entonces como consecuencia,$V_\text{OUT}$durante este período habrá una caída de diodo por encima$V_\text{IN}$.

Eso es todo.

Su Scope Ch1 está acoplado a CA, por lo que no debe confundirse con las lecturas de voltaje máximo centradas en el voltaje de CC promedio de 0.

Use un par de CC o habilite la escala automática si es posible.

Esta es una página web con un subprograma javascript muy útil y muchos componentes y circuitos de componentes comunes.

Este es mi intento (enlace) de simplificarlo para usted. La ventana de alcance tiene un borde oculto para arrastrar con el mouse. También Menú > Editar > circuito central (para encajar)

Variaciones más avanzadas del mismo tema con diodo o batería invertida

Suponga que tiene una fuente de voltaje de CC de 12 V en lugar de CA. Su diodo evita el voltaje inverso, por lo que no fluye corriente. Sin corriente en R1, significa que no hay caída. Entonces obtienes 10V.

Ahora suponga que su fuente es 0V. Su diodo conduce. Y la caída del diodo es Vf de su diodo. En este caso, ~2V. Su batería todavía es de 10V. Entonces, la resistencia ve una diferencia de voltaje de 8V. Independientemente del valor de la resistencia. Todo lo que cambia es corriente a través de la resistencia.

Ahora, cuando su CA es -12V, se aplica lo mismo. Pero las resistencias ven 10V-(-12+2) => 20V de diferencia de voltaje. Todo lo que cambia es corriente a través de la resistencia.

La respuesta a su pregunta son los cambios de corriente, no el voltaje. (V = R * I) Esto se debe a que su batería permanecerá a 10 V independientemente de la resistencia conectada (está bien para una resistencia más pequeña, limitaría la capacidad actual de su fuente en algún momento, pero bueno para la simulación, es posible que no aparezca) . Si desea ver el cambio de voltaje, necesita un divisor de voltaje, de modo que el voltaje se redistribuya entre dos resistencias.

A corrientes mucho más altas, un diodo real tendría un Vf más grande, lo que provocaría una pequeña diferencia de voltaje. Sin embargo, su resistencia es demasiado grande para esto. Si estuviera usando resistencias de 100 ohmios y un modelo de diodo preciso, podría parecer algo.

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Para responder a su comentario: las resistencias no almacenan energía. Convierten la energía en calor. La potencia disipada viene dada por P=UxI, donde P es potencia, U es tensión e I es corriente. Las resistencias siguen la ley de Ohm: U=RxI, donde R es la resistencia en Ohm.

Si conecta una resistencia directamente a una batería como esta:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El voltaje a través de la resistencia siempre será de 9V, porque la batería tiene una diferencia de voltaje de 9V. Dado que el voltaje es forzado a 9V y la resistencia es una "constante" de su componente, la única variable es la corriente. Si en cambio haces esto:

^{simular este circuito}

El voltaje en el nodo será U*R2/(R1+R2) = 9*100/(100+100) = 4.5V. Esta ecuación (divisor de voltaje) es cierta, porque la resistencia total en el circuito es R1+R2). El voltaje es forzado a U por la batería. Por lo tanto, hay I2=U/(R amperios que pasan a través de las resistencias. El voltaje en "NODO" es el voltaje a través de R2. Dado que hay I2=U/(R1+R2) amperios que pasan a través de R2, NODO=R2*I2 = U*R1/(R1+R2).

Todo esto es aplicación de la ley de Ohm. Cuando tienes ramas (resistencias en paralelo), tienes que aplicar la ley de Kirchhoff. Esa ley establece que la suma de lo que entra es igual a la suma de lo que sale. Aquí estamos hablando de actualidad. Entonces, si su batería alimenta I1 amperios en dos ramas I2 e I3, entonces I = I2 + I3. Cuando dos ramas I2 e I3 regresan a la batería, la corriente I4 que regresa a la batería es la suma de I2 e I3.

Las bobinas y los condensadores son otras bestias. Las leyes de Kirchhoff todavía se aplican, pero la relación IV es diferente. La regla U=R*I ya no se aplica a esos componentes (específicos de la resistencia). En cambio, tienes esas reglas:

Como puede ver, el capacitor y los inductores tienen una noción del tiempo (porque se "cargan").