¿La corriente que fluye hacia atrás es algo malo?

En el siguiente circuito:

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Me resulta incómodo que la dirección de la corriente en la fuente de alimentación de 2V sea opuesta a la dirección de la corriente en la fuente de alimentación de 5V. En la fuente de alimentación de 5V, la corriente fluye de -a +, pero en la fuente de alimentación de 2V, la corriente fluye de +a -.

Matemáticamente, todo funciona y los números se suman, pero me está costando un poco ganar algo de intuición sobre lo que está pasando con esta corriente "al revés".

Aquí hay un par de preguntas:

  • Si la fuente de alimentación de 2 V fuera una batería, ¿significaría esto que la batería se estaría cargando? Si ese fuera el caso, ¿explotaría la batería debido a una sobrecarga?

  • Si la fuente de alimentación de 2 V era una fuente de alimentación normal (conectada a la pared), ¿por qué no se interrumpe la fuente de alimentación? La fuente de alimentación no es una batería, ¿verdad? Entonces, no debería haber tal cosa como "cargar" una fuente de alimentación, entonces, ¿por qué no veo humo saliendo de la fuente de alimentación dado que voy en contra del flujo natural de electrones?

la corriente fluye en la dirección de las diferencias de voltaje
@KyranF, a través de resistencias lo hace. Pero del ejemplo de OP, obviamente eso no es cierto para las fuentes de voltaje.
Tenga en cuenta que una corriente "negativa" es solo una corriente que fluye en la dirección opuesta a su suposición.

Respuestas (4)

Como dice la otra respuesta, desde un punto de vista puramente teórico, no hay nada de malo en que la corriente fluya en cualquier dirección a través de una fuente de voltaje. Eso es exactamente lo que es una fuente de voltaje ideal: un elemento de circuito que mantiene el mismo potencial en sus pines, sin importar la corriente que lo atraviese.

En el mundo real, nuestras fuentes de voltaje no son ideales.

Un regulador lineal no suele mantener la regulación cuando se invierte la corriente.

Una batería se cargará (si su química lo permite) cuando se invierte la corriente.

Pero también usamos fuentes de voltaje para modelar cosas además de las fuentes de alimentación. Por ejemplo, una fuente de voltaje puede modelar la salida de un amplificador operacional. Y una salida de amplificador operacional generalmente puede mantener su voltaje de salida, ya sea generando o absorbiendo corriente (dentro de los límites).

O una fuente de voltaje podría modelar un regulador de derivación o un diodo zener. Estos dispositivos solo mantendrán la regulación cuando estén hundiendo la corriente.

O una fuente de voltaje podría modelar un diodo con polarización directa. Los diodos también solo funcionarán como fuentes de voltaje cuando la corriente fluya hacia la terminal más positiva.

Entonces, desde el punto de vista de la teoría pura, debe estar preparado para aceptar la corriente que fluye en cualquier dirección a través de una fuente de voltaje. Al pensar en circuitos reales, debe considerar qué dispositivo real está modelando la fuente de voltaje y luego si el modelo sigue siendo válido con cualquier dirección de corriente que prediga el modelo.

Una fuente de alimentación de "pared" típica es un rectificador (es decir, diodos) conectado a una fuente de CA, ¿verdad?
@Random832, eso sería una verruga de pared no regulada. También es común que se incluya un circuito regulador para brindar un voltaje de salida más estable.

En la teoría de circuitos pura, las fuentes de alimentación pueden absorber o entregar energía (no necesitan entregar energía). Si su circuito tiene solo una fuente, solo entregará energía. Pero si su circuito tiene dos o más fuentes independientes, es posible que una o más de ellas absorban energía (siempre que al menos una más esté entregando energía).

Tenga en cuenta que estos circuitos son construcciones puramente matemáticas. Una fuente de voltaje independiente no es una batería, pero puede ser parte de un modelo para una batería.

Sin embargo, por el bien de la intuición: piense en una batería recargable. Cuando lo recargas... ¿en qué dirección sospechas que fluye la corriente? Si adivinaste fuera de la batería... piénsalo de nuevo =)

Pedantemente, al cargar una batería, la corriente fluye hacia adentro y hacia afuera de la batería.
¡Y también al descargar una batería!

Abordar los puntos clave:

1) Sí, así es como se ve la carga de una batería: hacer retroceder la corriente a través de ella conectándola a un voltaje mayor. Lo que sucede depende de la química y el tamaño de la batería en relación con la corriente. Algunos tipos (NiFe, ácido de plomo más grande) se pueden mantener con una carga flotante de unos pocos miliamperios para siempre. La capacidad de carga de otros recargables se reducirá lentamente al enchapar los electrodos hasta que sean inútiles.

2) Es una simulación, no una fuente de alimentación de pared. Nuevamente, lo que sucede cuando intenta controlar una fuente de voltaje con otra fuente de voltaje depende de cómo se implemente; puede apagarse, perder la regulación, hundir la corriente (como en su simulación) o algo más.

P1: esto sería una corriente de carga, pero depende del tipo de batería si realmente almacena la energía de carga o explotará.

P2: una regularfuente de alimentación no está diseñada para cargas negativas y puede tener un diodo para evitar una corriente de salida negativa. Pero las fuentes de alimentación pueden funcionar en 2 o 4 quadrants, para poder hundir una corriente de salida negativa.

P1: como se publicó anteriormente, para hacer que la batería explote (o estalle, o provoque una ventilación de seguridad), debe proporcionar suficiente energía / potencia en relación con el tamaño de la batería para causar una acumulación de presión suficiente.
@Technophile: la energía requerida para un sobrecalentamiento masivo no necesita provenir del circuito de carga. Si una pequeña área de la batería pasa a través de más corriente de "carga" que el resto, alimentar suficiente energía para sobrecalentar esa pequeña área podría hacer que comience a pasar a través de la propia energía almacenada en la batería, lo que resultará en una fuga térmica.