La carga determina la relación de corriente al voltaje en sus terminales.
Si controla el voltaje que suministra, determina la corriente.
Si controla la corriente que suministra, determina el voltaje.
Es posible romper una carga suministrando, o dejando que defina, demasiado de cualquiera.
Comparemos un 5 V , 2 Un adaptador y un adaptador de 20 V, 2 Un conduciendo cargas diferentes.
Conduciremos una carga de 100 ohmios, que tiene un límite térmico de 1 vatio. Con 5 V, consumirá 50 mA y disipa 250 mW y funciona sin problemas. Con 20 V, dibujará 200 mA y disipará 4 vatios, y eventualmente se sobrecalentará.
Ahora t «s impulsan una carga de 1 ohmio, que tiene un límite térmico de 10 vatios. Con un suministro de 2 A, colapsará el voltaje de entrada a 2 V y disipará 4 vatios. No importa si es el suministro de 5 V o el suministro de 20 V que lo impulsa; si ambos emiten una corriente constante de 2 A, entonces la carga bajará su voltaje a 2 V. Sin embargo, diferentes adaptadores pueden comportarse de manera diferente al límite actual; algunos entregarán una corriente constante, algunos se apagarán por un momento e intentarán reiniciar, y repetirán ese ciclo continuamente, y algunos entregarán una corriente más baja (la llamada limitación de retroceso) para protegerse.
Ahora conectemos la unión puerta-fuente de un FET, que tiene un límite de voltaje de 15 V. En 5 V, esencialmente no consumirá corriente y sobrevivirá. En 20 V, no consumirá prácticamente ninguna corriente, atravesará y será destruido.
Comentarios
Lo que debo mantener Tener en cuenta no es solo el voltaje y la corriente para comprender esto; también debe calcular la potencia.
Considere esto:
simula este circuito – Esquema creado con CircuitLab
Observe que todos los valores del circuito son 1 en el circuito – (1 voltio, 1 ohmios, 1 amplificador y 1 vatio). No hay necesidad de una calculadora en este circuito ya que si aplica el valor de 1 a dos de las variables en cualquiera de las fórmulas de la ley de Ohm, el resultado matemático siempre será 1 nuevamente.
La fuente de alimentación está suministrando 1 voltio a 1 amperio y, por lo tanto, está produciendo 1 vatio de potencia. Si la fuente de alimentación está produciendo energía, entonces esa energía matemáticamente debe disiparse (en forma de calor) en algún otro lugar del circuito.
Dado que los medidores de lectura de corriente, o amperímetros, tienen una resistencia cercana a cero, el amperímetro no consume ni disipa ninguna cantidad significativa de potencia. ¿Cómo sabemos esto? Digamos que la resistencia del amperímetro en su interior es de 0,01 ohmios (lo cual es razonable).Si el amperímetro pasa / muestra 1 amperio de corriente, entonces la disipación de potencia (P = I ^ 2 * R) = 1 (amperio) al cuadrado por 0,01 (ohmios) = 0,01 vatios. Esta es una cantidad minúscula de disipación de energía y se puede ignorar con seguridad en este caso.
Entonces, si el amperímetro no está disipando energía, ¿quién se queda para disipar el 1 vatios de potencia que produce la fuente de alimentación? Debe ser la resistencia. Dado que la resistencia está disipando ese 1 vatio de potencia, y dado que la potencia siempre se disipa en forma de calor, la temperatura de la resistencia aumenta al unísono (linealmente) con la potencia que tiene que disipar.
Ahora, ¿qué sucede si cambiamos el voltaje (E) a 2 voltios en lugar de 1 voltio? La resistencia de 1 ohm ahora tendrá 2 voltios a través de sus cables. (Estará bajando 2 voltios).
Let » s haga las matemáticas de la ley de Ohm ahora.
Sabe:
- Voltaje del circuito = 2 V
- Resistencia del circuito = 1 ohmio (nuevamente, ignorando el pequeño amperímetro resistan ce)
- Corriente del circuito (I) = E / R = 2 V dividido por 1 ohmio = 2 amperios
Cálculos basados en la ley de Ohm:
- La fuente de alimentación está produciendo: P = I * E = 2 voltios * 2 amperios = 4 vatios
- La resistencia se está disipando: P = E ^ 2 / R = 2 V al cuadrado dividido por 1 ohmio = 4 vatios
Entonces, como se puede ver, si la resistencia de la carga (dispositivo) permanece constante, un aumento en el voltaje de entrada hará que la potencia del circuito aumente bastante. Por cada duplicación del voltaje de entrada, la potencia del circuito aumenta en un factor de cuatro. Y recuerde, la potencia del circuito producida por la fuente de alimentación debe ser disipada matemáticamente por la carga o el dispositivo conectado a esa fuente de alimentación. (Son iguales en todo momento).
En su pregunta, preguntó qué pasaría si un adaptador de 5 V, 2 A que alimenta un dispositivo se reemplazara por un adaptador de 20 V, 2 A.
Supongamos que el dispositivo consume toda la energía que se le dio desde el adaptador inicial (5ampereV, 2ampereA):
- La resistencia del dispositivo entonces debe ser: R = E / I = 5 V / 2 A = 2,5 ohmios
- La potencia disipada por el dispositivo debe ser: P = I * E = 5 V * 2 A = 10 vatios
Ahora reemplaza el primer adaptador de 5 V y 2 A con un adaptador de 20 V, 2 A:
- Suponga que la resistencia del dispositivo sigue siendo la misma (2,5 ohmios) ya que no se le hicieron cambios.
- El voltaje de la fuente de alimentación ahora cambia de 5 V a 20 V, lo que significa que el dispositivo ahora debe disipar 20 V al cuadrado dividido por 2,5 ohmios = 400 / 2.5 = 160 vatios!
Afortunadamente, su nuevo adaptador solo puede suministrar 20 V * 2 A = 40 W de potencia.
El el voltaje en el adaptador de 20 V probablemente caerá hasta que alcance su potencia máxima de salida mientras aún trata de mantener 2 A de corriente de salida – todavía va a intentar entregar 40 W de potencia, lo que significa que de una forma u otra (ya sea por sobretensión o sobrecorriente o ambas), todavía estás dañando tu pobre dispositivo que solo está diseñado para manejar 10 W.
La potencia es el cálculo significativo en muchos casos como este. Ya sea que se trate de un 20 V, 2 A o un 2 V, 20 Una fuente de alimentación, de cualquier manera, las matemáticas dicen que la disipación máxima de energía será 40 W. Eso es por qué se llaman fuentes de alimentación , ya que cualquier combinación de voltaje y corriente de salida nunca puede exceder la ley P = I * E.
Nota: Todo lo anterior supone que su dispositivo (carga) es constante, como lo sería una resistencia (o carga resistiva ).
Las cosas cambian cuando se aplica demasiado o muy poco voltaje de entrada a los dispositivos electrónicos, ya que muchas veces no representan una carga resistiva. No obstante, son susceptibles de sufrir daños si el voltaje de entrada aumenta lo suficiente como para dañar los semiconductores internos (transistores, etc.) así como los componentes pasivos (condensadores, etc.)
Comentarios
Para una carga similar a una resistencia, aumentar el voltaje aumentará la corriente . Esto es lo que Ohm descubrió y está claramente dado por \ $ V = IR \ $. Para un R fijo, V e I son proporcionales.
Cuando conecta un dispositivo a una fuente de alimentación adecuada, la corriente será determinada por el dispositivo, no por la fuente. La red eléctrica nacional irlandesa tiene una capacidad máxima de 5.000.000 kW (5 GW). Si enciendo una lámpara de 30 W, solo extraerá esa cantidad de energía de la red, no los 5 GW completos.
Sin embargo, no todos los dispositivos son cargas resistivas. Muchos variarán según lo que esté haciendo el dispositivo. p. ej., computadora portátil en espera, pantalla del teléfono apagada, encendida, viendo un video, haciendo una llamada, etc. La corriente dibujada cambia.
Digamos que enciendo un dispositivo con un adaptador que emite 5 voltios a 2 amperios. Si tuviera que conectar ese mismo dispositivo a un adaptador que emite 20 voltios a 2 amperios, ¿lo quemaré?
Los dispositivos electrónicos suelen tener una tolerancia de voltaje. Exceder estos usualmente destruye los dispositivos.
Creo que se quema un dispositivo pasando mucha corriente ¿no?
Eso puede hacerlo pero el alto voltaje por sí solo, sin mucha corriente, también puede hacerlo.
¿Aumentar el voltaje también podría quemarlo si pasa la misma corriente?
En general, al aumentar el voltaje, aumentará la corriente. Algunos dispositivos tienen reguladores integrados, por ejemplo, el cargador de batería interno de su teléfono móvil, y tratarán de controlar la corriente. Si excede el voltaje nominal máximo, destruirá el controlador.