Voltaje Serie

7/25/2019 Voltaje Serie

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2.1.1 Fuentes de voltaje en serie.

Reduccin de fuentes de voltaje de cd en serie a una sola fuentede voltaje.

Las fuentes de voltaje pueden conectarse en serie, como se muestra en lasiguiente figura:

V18V2V6V10321

=++=++= EEEET

V8V4V3V9132

=+=+= EEEET

- + - + - + - +

- + + - + - + -

10 V 6 V 2 V 18 V

4 V 9 V 3 V 8 V

E1

E2

E3

ET

E1

E2

E3

ET

II

II


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En el anlisis anterior la corriente se determin antes que el voltaje de la red.in em!argo, e"iste un m#todo denominado regla del divisor de voltaje $R%&'que permite la determinacin de los niveles de voltaje sin tener que encontrar

antes la corriente. La regla puede derivarse mediante el anlisis de la red de lafigura.

TT R

ERR

R

EIRV

1

111 ===

TT R

ERR

R

EIRV

2

222 ===

(omo se o!serva, el formato para &1)&2es:

T

x

x

R

ERV = $Regla del divisor de voltaje'

En pala!ras, la regla del divisor de voltaje esta!lece que:

el voltaje en un resistor en un circuito en serie es igual al valor de ese resistor

multiplicado por el voltaje total en los elementos en serie, dividido entre la resistenciatotal de los elementos en serie.

2.1.2 Regla del divisor de voltaje


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Ejem%etermine el voltaje &1para la red de la figura:

olucin:

*plicando la regla del divisor de voltaje:

( )( )V16

80

V642011

=

==

TR

ERV

olucin:

*plicando la regla del divisor de voltaje:

( ) ( )V6k15

V45k21

1 =

==T

R

ER

V

Ejem+tilice la regla del divisor de voltaje ) determine los voltajes &1 ) &para elcircuito en serie de la figura:

R1

R2

R3

1

2

E 45 V

3

4

2 -

/ -

0 -

( ) ( )V24

k15

V45k833

=

==

TR

ERV

+

-

+

-

& 1

&


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olucin:*plicando la regla del divisor de voltaje:

TR

ERV

''=

Ejem%etermine el voltaje & para el circuito en serie de la figura en los resistoresR1) R2.

R1

R2

R3

1

2

E 45 V

3

4

2 -

/ -

0 -

( ) ( )V21

k15

V45k5k2'' =

+==

TR

ERV

La regla puede ampliarse al voltaje presente en dos o ms elementos en serie si laresistencia R" en el numerador de la ecuacin de la regla del divisor de voltaje sedesarrolla para incluir la resistencia total de los elementos en serie $R ' en los que secalcular el voltaje3 es decir:

$volts'

+

-

&


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( ) ( ) V6324

V2722

=++

=

V

4ampoco e"iste la necesidad de que el voltaje E en la ecuacin sea el voltajefuente de la red. 5or ejemplo, si &es el voltaje total en varios elementos enserie como los que se muestran en la figura de a!ajo, entonces:

1 2 342 6

+ -& 7 28 &

El voltaje total en elementos en serie no necesita ser una fuente devoltaje independiente.


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R1

R2

1

0

E 20 V

0

2

olucin: La resistencia total sedefine mediante:

*plicando la regla del divisor de voltaje

para R1:

Ejem%ise9e el divisor de voltaje de la figura de forma &R 17 6&R 2.

( )2 312 2

20 V4x10

5kR

T

RR EV R

R

= = =

+

-

& R 1

+

-

& R 2

6 m*

=== k5mA4

V20

I

ERT

( )1 311 2 1

20 V4 4x10

5 kR R

T

RR EV V R

R= = = =

%e la e"presin anterior se tiene:

1 24R R=

( )1 312 1

20 V1x10

5 kR T

RR E

V RR= = =

*plicando la regla del divisor de voltajepara R2:

$2'

gualando $1' ) $2':

5or lo tanto:

1 2 2 2 24 5 5k R R R R R+ = + = =

( )1 24 4 1 k 4 k

R R= = =

2 1 kR =

5or lo tanto:

)

$1'


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2.1. Resistencia interna de las fuentesde voltaje.

(ada fuente de voltaje, )a sea un generador, una !ater;a o una fuente dela!oratorio como las que se muestran en la Fig. 1$a', tiene cierta resistenciainterna.

5or tanto, el circuito equivalente de cualquier fuente de voltaje aparecercomo el mostrado en la Fig. 1$!'.

En esta seccin se anali


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En todos los anlisis de circuitos realiFig. 2$!'?, donde se consideran los efectos de la resistenciainterna, el voltaje de salida ser de Evolts @nicamente cuando se presenten lascondiciones sin carga $L7 A'.

(uando se conecta una carga >Fig. 2$c'?, el voltaje de salida de la fuente devoltaje disminuir de!ido a la ca;da de voltaje en la resistencia interna.

Fig. 2 Fuente de voltaje $a' ideal, Rint7 A B3 $!' determinacin de &CL3$c' determinacin de Rint.

0


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*l aplicar la L&D alrededor del la


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En la Fig. se presenta una grfica del voltaje de salida en funcin de lacorriente para el generador de cd que tiene el circuito equivalente en laFig. 1$!'.

En la Fig. , al nivel de corriente m"ima, se9alado por FL, el voltaje en laresistencia ser &int7 FLRint7 $1A *'$2 B' 7 2A &, ) el voltaje terminal=a!r ca;do a 1AA &

Fig. &Len comparacin con de Lpara un generador cd con Rint7 2 B

1A


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5ara cualquier intervalo seleccionado de voltaje o corriente, la magnitudde la resistencia interna estar dada por:

L

L

I

VR

=

int

5ara el intervalo seleccionado de /G8 * $HL7 2 *' so!re la Fig. , H&Lser 6 &, ) Rint7 H&L /HL7 6 & I 2 * 7 2 B.

$('

+na consecuencia directa de la p#rdida de voltaje de salida es una

p#rdida en la potencia entregada a la carga. *l multiplicar am!os lados dela ecuacin $*' por la corriente Ldentro del circuito se o!tiene:

int

2RIVIVI LNLLLL = $%'

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Ejem *ntes de aplicar una carga, el voltaje terminal de la fuente dealimentacin de la Fig. 6$a' se esta!lece en 6A &. (uando se conecta una cargade /AA B como se muestra en la Fig. 6$!', el voltaje terminal cae a 0./ &

olucin:

La diferencia de 6A & J 0./ & 7 1./ & se presentar a=ora en la resistencia internade la fuente. La corriente de carga ser 0./ &IA./ - 7 88 m*. *l aplicar la

ecuacin $',

Fig. 6

==

==

19.48500-519.48

500A0.77

V40int L

L

NLR

I

VR

12


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EjemLa !ater;a de la figura / cuenta con una resistencia interna de 2 B.Encuentre el voltaje &L ) la potencia perdida por la terminal interna si lacarga aplicada es un resistor de 1 B.

Fig. /

A2

15

V30

132

V30=

=

+=

LLI

( ) ( ) V262A2V30int

=== RIVV LNLL

( ) ( ) W82A2 2int

2=== RIP Lperdida

olucin:

1


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2.1.4 Regulacin de voltaje.

5or definicin, la regulacin de voltaje $R&' de una fuente entre los l;mites de lascondiciones con carga completa $FL, del ingl#s Full Load' ) sin carga $CL, del ingl#s Cull

Load ' $Figura K'

Figura K %efinicin de la regulacin de voltaje.

( ) 100%xvoltajedee!"la#i$nde%FL

FLNL

V

VVRV

= $E'

16


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5ara condiciones ideales, &FL7 &CL) R& 7 A. 5or tanto, mientras ms peque9asea la regulacin de voltaje, menor ser la variacin en el voltaje terminal antecam!ios de carga.

La regulacin de voltaje tam!i#n est dada por:

100%x% int

LR

RRV =

Ejem(alcule la regulacin de voltaje de una fuente que posee las caracter;sticasde la Fig.

20%100%xV100

V100-V120100%x% ===FL

FLNL

V

VVRV

Ejem%etermine la regulacin de voltaje de la fuente mostrada en la Fig. 6.

3.9%100%x500

19.48100%x% int

==

LR

RRV

1/


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Ejem Encuentre la resistencia interna de una !ater;a que tiene un voltaje desalida sin carga de KA & ) suministra una corriente de 2 * a una carga de 20 B.

=== 228A2

V60

int L

L

NLR

I

VR

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