Tratando de comprender mejor las fuentes de voltaje y corriente

Entiendo que estas fuentes "ideales" son ideales y no existen en la práctica.

Lo hacen hasta cierto punto. Los reguladores de voltaje mantienen un voltaje de salida constante hasta una corriente máxima.

En realidad siempre hay alguna resistencia.

No. El regulador de voltaje mantendrá el voltaje en un rango de consumo de corriente. Desde$\frac {dV}{dI} = 0$sobre ese rango de corriente, entonces su impedancia de salida es cero.

Lo que no entiendo es por qué entonces pueden cambiar entre ellos, ...

¿Cambiar entre qué?

... o cómo podemos hablar de insensibilidad a los cambios de carga cuando la Ley de Ohm dice V = IR, si tengo una fuente de voltaje, ¿eso no está arreglado?

Sí. Entonces, si conecto una carga de 1k a través de un suministro de 5 V, consumo 5 mA. Si conecto una carga de 100 Ω en el mismo suministro, consumo 50 mA. El voltaje permanece en 5 V. Es ideal hasta el límite de corriente diseñado de la fuente de alimentación.

Y luego, si agrego una resistencia más grande, ¿no significa eso que debe fluir menos corriente a su vez?

Para un suministro de voltaje constante, sí.

O para una fuente de corriente, si cambio la resistencia, ¿no estoy cambiando el voltaje?

Sí, claro.

Figura 1. Una imagen de PSU de banco aleatoria.

• Tengo una fuente de alimentación de banco con un límite de corriente ajustable. Si configuro el límite de corriente en 20 mA y el límite de voltaje en 30 V y lo enciendo, el voltaje aumentará a 30 V en un intento de empujar 20 mA entre los terminales. no puede La resistencia del aire es demasiado alta.
• Si ahora conecto un LED rojo entre los terminales, la corriente aumentará a 20 mA y el voltaje caerá a unos 2 V.
• Si ahora conecto 12 LED rojos en serie a los terminales, la corriente seguirá siendo de 20 mA y el voltaje aumentará a unos 24 V.

La fuente de alimentación funciona como una fuente de corriente ideal para cargas entre 0 Ω y 30 V / 20 mA = 1,5 kΩ. Dado que la corriente permanece constante en ese rango de voltaje, obtenemos$R = \frac {dV}{dI} = \frac {dV} 0 = \infty$.

Y dado que puedo cambiar la otra variable, ¿por qué podemos cambiar entre ellas?

Nuevamente, no está claro lo que está preguntando aquí.

¿Alguien puede dar algunos ejemplos que muestren estas formas "ideales", por qué no son realistas, por qué de alguna manera podemos cambiar entre ellas y cómo sería un ejemplo "real"?

No son poco realistas en un cierto rango de condiciones de operación. Todavía no tengo claro entre qué estás cambiando. He dado un ejemplo.

Al "cambiar" me refiero a cuando la gente dice que puede transformar una fuente de voltaje en una fuente de corriente equivalente y viceversa.

Para una resistencia fija, puede suministrar una carga con voltaje constante o corriente constante. Si la resistencia puede cambiar, entonces debes elegir uno u otro dependiendo de lo que quieras que suceda.

En la mayoría de las aplicaciones, no puede cambiar un suministro CV por uno CC o viceversa. La mayoría de los circuitos están diseñados para funcionar con un voltaje constante. La red nacional (aunque sea CA) está diseñada sobre esta base. Los automóviles, autobuses, aviones, teléfonos, computadoras y la mayoría de los "electrónicos" están diseñados para funcionar con un voltaje particular. La excepción más común es la iluminación LED donde se utilizan fuentes de corriente constante debido a la forma de la curva IV del LED .

Una fuente de voltaje ideal generará cualquier corriente requerida para mantener el voltaje en su terminal en el valor nominal. Su característica en el plano VI es una línea vertical que pasa por el ideal (valor nominal). La resistencia interna (serie) Rs de una fuente de voltaje ideal es cero.
Una fuente de corriente ideal generará cualquier voltaje requerido para mantener la corriente a través de ella en el valor nominal. Su característica en el plano VI es una línea horizontal que pasa por el ideal (valor nominal). La resistencia interna (en paralelo) Rp de una fuente de corriente ideal es infinita.

Cuando la resistencia interna de la fuente es finita (Rs>0 en el caso de la fuente de tensión, y Rp<infinito en el caso de la fuente de corriente) la fuente no podrá suministrar el mismo valor nominal ideal para todos los valores posibles de la carga porque parte del voltaje caerá sobre la resistencia en serie distinta de cero o parte de la corriente fluirá a través de la resistencia en paralelo finito.
Las características VI, con una simple resistencia interna lineal añadida, son líneas inclinadas correspondientes a Vout = Videal - Rs Iload en un caso e Iout = Iideal - Vload/Rp en el otro.

Podemos ver lo que sucede cuando conectamos una carga resistiva a una fuente no ideal: la característica de la carga resistiva en el plano VI es una línea que pasa por el origen, expresando la ecuación constitutiva V = RI y el punto de trabajo es la intersección con el característica de la fuente:

Podemos ver que en el caso de la fuente de voltaje, el voltaje es un poco menor que el valor ideal (que todavía aparece como el voltaje de circuito abierto), mientras que en el caso de la fuente de corriente, la corriente es un poco menor que el valor ideal. (que todavía aparece como la corriente de cortocircuito).

Si, al cambiar la resistencia de la carga, la cantidad que permanece aproximadamente constante es el voltaje, llamamos a la fuente fuente de voltaje. Por el contrario, si es la corriente la que no varía mucho, se llama fuente de corriente.

En general, un generador puede tener un comportamiento que no se clasifica fácilmente como corriente constante o voltaje constante. Incluso en el caso de generadores con una resistencia interna lineal, puede terminar en esta situación.

donde puede usar el circuito equivalente de Thevenin o Norton para caracterizar la fuente. En este sentido, puede tratar este generador por igual como una fuente de voltaje o corriente.
Si lo piensas bien, todos los generadores no ideales anteriores pueden considerarse de este tipo: solo es cuestión de ajustar la escala en el eje V e I. Sin embargo, es habitual utilizar el circuito equivalente de Thevenin para una fuente que genera un voltaje más o menos constante y un circuito equivalente de Norton para una fuente que genera una corriente más o menos constante. Siempre que no sean ideales, puedes pasar de uno a otro sin tener que lidiar con infinitos y singularidades.

Las fuentes reales en el mundo real tienen una característica diferente, generalmente no lineal, pero en la región en la que son " compatibles ", se comportan aproximadamente como una fuente de voltaje ideal razonable o una fuente de corriente razonablemente ideal. Para hacer eso, usan circuitos accesorios activos con retroalimentación, por lo que no se pueden describir como los circuitos simples y limpios de la teoría básica de circuitos.