[MUSIC] Hola, continuamos con 1.09 Fuentes independientes ideales. A ver, you aprendimos que en electricidad existen dos variables fundamentales. Y cuando hablamos de fundamentales, es que corresponde a fundamentos. Voltaje o tensión V, que tiene que ver con lo que empuja a los electrones en un circuito. Y luego viene corriente I, que tiene que ver con el flujo de electrones, con cantidad de electrones que circulan. Ambas, voltaje y corriente, están presente en todo momento en todos los elementos circuitales de cualquier circuito. Los elementos circuitales que entregan un voltaje determinado, independientemente de lo que ocurre alrededor en el resto del circuito, se llaman fuentes de voltaje ideales independientes. Aquà está, fuente de voltaje ideales independientes. Se llaman fuentes porque entregan, de voltaje porque entregan voltaje. Ideales, porque siempre entregan el voltaje que quieren entregar. Eso se va a entender mejor después. Y son independientes, porque su salida, que es el voltaje, no depende de otras cosas que pasan en el circuito. Los elementos circuitales que entregar una corriente, en cambio, determinada, independientemente de cualquier otra cosa que pase el circuito, se llaman fuente de corriente ideales independientes. En esta videolección, vamos a aprender el modelo matemático, superbásico, de estos elementos circuitales ideales. A ver, ¿qué es la fuente independiente de voltaje? Pueden hacer clic aquÃ, si quieren. Entrega un voltaje determinado, independientemente de lo que está pasando con el resto del circuito. El voltaje puede ser constante o puede ser variable, da lo mismo, o puede incluso ser nulo. Puede haber una fuente que dé voltaje de 0 volts. En la práctica, no existen las fuentes ideales, porque todas las fuentes tienen algún elemento que hace que su voltaje sà dependa del resto del circuito. Sin embargo, una buena fuente de voltaje se aproxima mucho a una fuente ideal. El sÃmbolo circuital de la fuente son todos estos que están acá. Nosotros vamos a usar esto para una pila, esto para una baterÃa. Y este es el que más vamos a usar para fuente de voltaje arbitraria. Cuando usemos este va a ser para fuentes de voltaje sinusoidales. Y cuando usemos este va a ser muy extraño, porque ese se usa en contextos muy particulares. Es una notación que no se usa mucho, pero algunos la usan, entonces es bueno que ustedes la conozcan. Y si yo apago una fuente de voltaje, su voltaje es 0. Entonces, es muy divertido porque cuando uno apaga la fuente, digamos que yo tengo esta fuente de voltaje que es una baterÃa. Esto es una fuente de voltaje, una pila, que me asegura que hay 1.5 volts entre los terminales, independientemente si yo le conecto algo o no le conecto nada. Y si yo quiero apagar esta fuente, no puedo porque las pilas siempre están encendidas. Pero cuando uno quiere apagar una fuente de voltaje, lo que está diciendo es, en el fondo, quiero que haya 0 volts entre sus terminales. Entonces, una fuente de voltaje apagada se asemeja a un cable entre sus dos terminales. Porque un cable entre estos dos terminales asegura que aquà no hay caÃda de voltaje. Hay el mismo voltaje en ambos puntos, porque están conectados por un cable. Eso se va a entender mejor cuando hablemos de leyes de Kirchhoff. Todo esto es para que nos familiaricemos en esto. El dual de lo anterior es la fuente independiente de corriente. Traigo una corriente determinada independientemente de lo que está pasando en todo el resto del circuito. La corriente puede ser constante o ser variable, o incluso puede ser nula. Cuando hablamos de fuentes nulas, nos referimos a una fuente que asegura que no haya corriente ahÃ. Y la única forma de asegurar que en un circuito no haya corriente es abriendo el circuito. Entonces, una fuente con corriente nula puede ser tan simple como un cable abierto, un cable roto. En la práctica, no existen las fuentes ideales, porque todas las fuentes de corriente, en la realidad, entregan voltaje que sà depende, una corriente, perdón, que sà depende del resto del circuito. Pero una buena fuente de corriente se aproxima mucho a una fuente ideal. En este curso, las vamos a ver en forma matemática solamente. No vamos a ver fuentes de corriente reales, porque esas quedan para otro curso. Pero sÃ, está bien saber que existen. El sÃmbolo circuital de la fuente de corriente aparece aquÃ. Este es el tÃpico, este es el que más vamos a usar. Este lo he visto algunas veces, y este lo he visto muy pocas veces, se usa muy poco. Entonces, este es el que vamos a usar con mayor frecuencia. Tiene polaridad, me dice la corriente va en esa dirección. En el caso de las fuentes de voltaje, esta también tiene polaridad. Y me dice este voltaje es positivo respecto de ese. Y si yo apago la fuente de corriente, la corriente es 0. Bueno, a propósito fuente independientes ideales, las fuentes independiente de voltaje pueden ser como esto, por ejemplo. Aquà hay una fuente de voltaje y aquà un circuito. Y esta fuente voltaje entrega un voltaje, y uno puede incluso graficar el voltaje en el tiempo. Aquà yo tengo tiempo, tengo voltaje. Y, a medida que pasa el tiempo, yo grafico este voltaje, que puede tener cualquier forma que yo quiera. Y lo importante aquà es que esta fuente es ideal. Por lo tanto, el voltaje que entrega aquÃ, que es V sub m, el voltaje que estoy midiendo en la fuente, no depende del circuito. El caso de la fuente de corriente, aquà yo tengo mi fuente de corriente ideal que le está entregando corriente al circuito. Yo puedo medir esa corriente de alguna forma. Y esa corriente yo la puedo graficar en el tiempo. Tiene cualquier forma, la forma que quiera tener la corriente y no depende en absoluto de este circuito. No depende del circuito, si yo cambio el circuito va entregar la misma corriente. Entonces, por eso son independientes, independiente del circuito a la cual la conecto. Estos de aquà son ejemplos de fuente de voltaje y fuentes de corriente. Si yo pongo una fuente de voltaje en un circuito abierto, esto es lo que se llama circuito abierto porque no hay nada conectado ahÃ. La fuente de voltaje va a tener un cierto voltaje y la corriente va a ser 0. Aquà no puede haber corriente porque no pueden saltar los portadores de carga de un terminal a otro. Y es por eso que si yo tengo una pila y la tengo sin conectar a nada, no se va a descargar, o se va a descargar muy lentamente por una resistencia interna. Pero lo importante aquà es que los electrones, o los portadores de carga, no pueden saltar de un terminal al otro. Y por lo tanto, esta baterÃa tiene corriente 0, no se descarga, no hay flujo de electrones, no hay flujo de corriente. Aquà tenemos un segundo ejemplo, donde hay una fuente de voltaje que tiene esta forma de voltaje y se conecta a un circuito. Y este circuito es bien especial y le exige cierta corriente, una corriente que se ve bastante distinta al voltaje. Entonces, este circuito le está exigiendo poquita corriente aquÃ. Aquà le está exigiendo mucha corriente, pero el voltaje se mantiene siempre como la fuente quiere que se mantenga. Aquà hay un tercer caso de una fuente de voltaje que tiene la misma forma. Todas estas son la misma fuente de voltaje que la estamos conectando a diferentes circuitos. Y al conectarla a diferente circuitos, estos circuitos exigen diferentes formas de corriente. Lo importante es que La fuente de voltaje siempre mantiene el voltaje. Yo siempre mido el voltaje correcto, independientemente del circuito a lo cual lo conecto. Pasa lo mismo con las fuentes de corriente. Aquà yo aplico corriente y la aplico en cortocircuito. Lo normal para una fuente de voltaje cuando no consume energÃa es aplicarle un circuito abierto. Lo normal para una fuente de corriente para que no consuma energÃa es conectarle un cortocircuito. La fuente conectada a un cortocircuito no tiene voltaje, porque este cortocircuito, que es un cable, lo que me dice que el voltaje en este nodo es igual al voltaje en este nodo porque son el mismo nodo. El cable convierte dos nodos en uno. El cable hace que los dos nodos que están separados ahora sean el mismo nodo. Entonces, ese voltaje del nodo es el mismo aquà y el mismo acá. Por lo tanto, el voltaje de este punto es 0. Y esta fuente de corriente entrega una corriente a voltaje 0. Si yo ahora reemplazo ese cortocircuito por un circuito, voy a tener la misma forma de onda de la corriente. Es la misma fuerte de corriente y voy a tener cualquier voltaje, el voltaje que le exija a ese circuito. Y si cambio ese circuito por otro circuito, voy a tener la misma forma de onda de la corriente porque es la misma fuente de corriente. Pero voy a tener otra forma de onda de voltaje porque el circuito 2 está exigiendo un voltaje distinto del circuito 1. Entonces, asà son las fuentes de corriente y voltaje. Podemos hablar de fuentes constantes y también [COUGH] perdón, de fuentes variables. Las fuentes de voltaje corriente independientes pueden ser constante o pueden ser variables. Las que son constantes se denominan fuentes DC, DC es por direct current, o corriente directa. También le llaman corriente continua en español. Entonces, DC en inglés es lo mismo que CC en español. Y después, las fuentes variables se denominan fuentes AC, por alternative current, y en español se le llama CA por corriente alterna. Entonces, AC en español es CA. Pero nosotros vamos a usar los términos en inglés que son los términos estándar en este caso. Y aquà vemos diferentes formas de onda en el tiempo. Esto puede ser voltaje o puede ser corriente. Eso parece dividir, ¿no cierto? Voltaje o corriente, da lo mismo. Esta es DC, y estas de aquà tienen DC y tienen AC. Esta tiene una parte AC y una parte DC. Y asÃ, estas tienen parte que alternan, por lo tanto es AC. Una fuente que sea puramente AC que no tenga parte de DC tendrÃa que estar centrada en 0, de manera de que su promedio sea 0. De hecho DC, esto lo vamos aprender después, pero DC tiene que ver con el promedio de la onda. La parte DC de una onda es el promedio en el tiempo de la onda. Okay, vamos a ver un ejemplo. El cargador USB es una fuente de voltaje de 5 volts. Esos tÃpicos cargadores USB que uno usa es una fuente de 5 volts, capaz de entregar tÃpicamente hasta un ampere. Entonces eso que yo veo como un cargador USB, que conecto al enchufe, esto es lo que uno conecta al enchufe finalmente. Ahà está el enchufe, yo voy a conectar esto y tiene una salida USB. Circuitalmente, esto es parecido a una fuente de 5 voltios, que es capaz de entregar hasta 1 ampere. Entonces, una fuente independiente de 5 volts, y si yo le conecto un circuito que le exija poca corriente, va a entregar poca corriente. Va a entregar 100 milliampere, 200 milliampere. Y si yo lo cambio este circuito por un circuito que le exige más corriente, va a entregar 0,8 ampere, 0,9 ampere. Y eventualmente, le pongo un circuito que le exige mucha corriente y va a llegar hasta 1 ampere, pero no puede superar ese ampere. Otro ejemplo, la fuente interna de un PC. Los que tienen un PC, los que han abierto un PC, ven que hay unas fuentes de voltaje que tienen varios cables que son cables que se parecen a esto que están aquÃ. Entonces, tienen varios cables y generalmente las de hoy en dÃa tienen fuentes de 3,3 volts, 5 volts, 12 volts y -12 volts respecto de una misma tierra. ¿Cómo serÃa el sÃmbolo circuital? A ver, anÃmense a dibujarlo. you pues, entonces tiene que haber una tierra. Entonces vamos a dibujar una tierra, esta es tierra. Y aquà dice que hay una fuente de +3,3 volts. La voy a dibujar asÃ, 3.3 volts. Después dice aquà que hay una de 5 volts. Esta es de 5 volts. Dice aquà que hay una de +12 volts, la voy a dibujar por este lado. Da lo mismo el orden, 12 volts. Y dice aquà que hay una de -12 volts. Bueno, como el voltaje es negativo, vamos a buscarla más abajo. Entonces, voy a ponerle aquà una que sea de -12 volts, todas estas están conectadas entre sÃ. Y, ¿cómo dibujo los -12 volts? Bueno yo puedo ponerle 12 volts de esta forma. Y si este es 0, entonces este va a ser -12 volts. O alternativamente puedo ponerle, El positivo aquà y el negativo aquÃ. Pero esta fuente va a tener un valor de -12 volts, y eso también funciona. Entonces, este tiene un voltaje de -12 volts. Entonces aquà hay 12 volts, aquà hay 3.3 volts, aquà hay 5 volts, y aquà hay -12 volts. Aquà dice aprovechemos de ver el concepto de rieles de alimentación. you lo habÃamos visto con cero detalle, y hoy dÃa lo vamos a repetir solamente para que empiecen a adquirir familiaridad. En un circuito, tÃpicamente hay una fuente, hay una fuente múltiple pero tÃpicamente hay una fuente. Entonces, uno pone esta fuente, aquà hay, por ejemplo, 5 volts respecto de tierra. Y esto de aquÃ, estos 5 volts, son los que se llaman los rieles de alimentación. Entonces, yo conecto diferentes cargas circuitales, De esta forma, en los rieles. Entonces, estos de aquà son los rieles de alimentación. Y cuando hablemos de rieles, uno simplemente se imagina una fuente, listo. Rieles de alimentación, fuentes de voltaje, listo. Okay, existe también la fuente de laboratorio. Una fuente de potencia de laboratorio es capaz de entregar un voltaje DC constante para un amplio rango de corrientes. Y la fuente de laboratorio es un instrumento esencial para probar circuitos electrónicos. Y yo aquÃ, entre mi desorden, tengo una fuente de laboratorio, y me gustarÃa mostrarla aquÃ. Entonces voy a acercar la cámara. Déjenme moverla un poco y lo que está aquà es una fuente de laboratorio. Yo ahà la enciendo, y aquà pueden ver el voltaje de la fuente. Que es un voltaje que uno puede variar. Y yo tengo varios voltajes aquÃ, yo puedo conectar uno pequeño, un voltaje más grande. Y aquà puedo elegir diferentes referencias y diferentes fuentes para mostrar aquÃ. Este me muestra los volts, este de aquà me muestra los amperes. Asà que eso es un instrumento de laboratorio. Es bueno saber que existe. Y ese instrumento de laboratorio es esencial para probar circuitos electrónicos. Aquà se muestra, esto es un dibujo que muestra fuente independiente, fuente paralelo, fuente serie. Porque las fuentes de laboratorio son en general configurables. Aquà me muestra un canal 1 que tiene una fuente de voltaje, un canal 2, que tiene otra fuente de voltaje independiente. Y a la fuente de laboratorio uno les puedes regular el voltaje y regular la corriente máxima que uno puede poner. Muy pequeñita, para que no queme un circuito, o muy grande para que sea capaz de entregar gran potencia al circuito. Voy a apagar mi fuente y vamos a otro, el generador de funciones. En los laboratorios de electricidad y de electrónica también es súper útil tener generadores de funciones. Que lo que hacen es, el fondo una fuente hace esto. Eso es un generador de funciones, y uno puede configurar el generador para que produzca voltajes que son de mayor amplitud o de menor amplitud.. Y con diferente frecuencia. Yo también tengo un generador de funciones aquà en mi taller. Esto que está acá es mi generador de funciones. Yo lo puedo encender y ahà me está mostrando la frecuencia, yo la puedo ir cambiando. Y yo puedo cambiar el voltaje también, la amplitud se cambia aquÃ. Y con esto puedo cambiar el tipo forma de onda que quiero mostrar. En algún momento vamos a mostrar formateo de onda también. Muy bien, sigamos. you vimos generador de funciones. ¿Y cómo son las fuente de la práctica? Bueno, en el mundo real, la mayorÃa las señales son señales de voltaje. Entonces no son señales de corriente, hay como una preferencia por los voltajes. Por lo tanto, en el mundo real la mayorÃa de las fuentes de alimentación son fuentes de voltaje y no son de corriente. Y los rieles de alimentación distribuyen voltaje, no distribuyen corrientes. Esto responde a que es súper difÃcil en la realidad, en el mundo real. Hacer una fuente de corriente que funcione bien como fuente de corriente en un amplio rango de operación. De hecho, si ustedes pudieran tener una fuente de corriente, la fuente de corriente estarÃa cortocircuitada para no gastarse. Para que la corriente se mantenga circulando con un voltaje cero, es súper raro. Y si uno quisiera conectar esa fuente corriente tendrÃa que reemplazar ese cortocircuito por un elemento. Es súper raro, las fuentes de corriente en la práctica no existen. Salvo en excepciones notables, que permiten que la electrónica funcione. Los transistores, de hecho, operan como fuentes de corriente y son el gran ejemplo de fuentes de corriente en el mundo. Los fotodiodos también son fuentes de corriente, y ciertos otros elementos electrónicos, pero se ve en otro curso. Si ustedes están interesados pueden mirar el curso de electrónica en cápsulas en Coursera también. Bien pues, ¿algún otro ejemplo que ustedes tengan de voltaje AC y DC? SÃ, bueno, voltaje DC son todas las baterÃas, las baterÃas entregan voltaje de DC siempre. Y voltaje AC puede ser el voltaje del enchufe, por ejemplo. El voltaje AC en Chile es 220 volts 50 hertz. Bueno en SPICE, you que este es un curso que incluye SPICE. SPICE también tiene fuentes de voltaje. Nosotros vemos que la sintaxis es de Vxxx, donde XXX es un nombre o un número, eso para identificar la fuente. Luego el nodo positivo, el nodo negativo y el voltaje que le queremos dar. Y un montón de parámetros optativos aquÃ. También existe la fuente de corriente, en este caso Ixxx donde, I Indica que esto es una fuente de corriente. Y el XXX indica cualquier nombre que uno quiera ponerle. Nodo positivo, nodo negativo y la corriente. Y asà se ven en SPICE las fuentes de voltaje y de corriente. Yo aquà tengo LT. Perdón, tengo aquà LT Spice y puedo poner un nuevo esquemático. Tienes el nuevo esquemático, puedo poner un voltaje, y ese voltaje le pongo 1 volt, por ejemplo. Entre tierra y un nodo que le voy a llamar V out. Y luego de eso, yo puedo mirar el netlist. Y efectivamente, en el netlist aparece mi V1, que dice V out 0 y tiene un valor de 1 volt. Excelente. you, pues, ¿qué aprendimos hoy? Muchas cosas, concepto fuente de voltaje ideal y fuente de corriente ideal independientes. Concepto rieles de alimentación, fuente de potencia laboratorio, generador de funciones, fuente en SPICE. Y vimos montón de ejemplos de todos. Gracias por ver hasta aquÃ.
