corriente de impulso

En diversos dispositivos electrónicos, por ejemplo, en equipos electrónicos y de semiconductores, es decir, en amplificadores, rectificadores, radios, generadores, televisores, así como en micrófonos de carbono, telégrafos y muchos otros dispositivos, se utilizan ampliamente corrientes y voltajes de ondulación… Con el fin de por no repetir dos veces el razonamiento, solo hablaremos de corrientes, pero todo lo relacionado con corrientes también vale para voltajes.

Las corrientes pulsantes que tienen una dirección constante pero cambian su valor pueden ser diferentes. A veces, el valor actual cambia del valor distinto de cero más alto al más bajo. En otros casos, la corriente se reduce a cero. Si circuito de corriente continua se interrumpe a una cierta frecuencia, entonces por algunos intervalos de tiempo no hay corriente en el circuito.

En la Fig. 1 muestra gráficos de varias corrientes de onda. En la Fig. 1, a, b, el cambio en las corrientes ocurre de acuerdo con curva sinusoidal, pero estas corrientes no deben considerarse corrientes alternas sinusoidales, ya que la dirección (signo) de la corriente no cambia. En la Fig.1, c muestra una corriente que consta de pulsos separados, es decir, "descargas" de corriente de corta duración, separadas entre sí por pausas de mayor o menor duración, y a menudo se denomina corriente pulsada. Las diferentes corrientes pulsadas difieren entre sí en la forma y duración de los pulsos, así como en la tasa de repetición.

Es conveniente considerar una corriente pulsante de cualquier tipo como la suma de dos corrientes, directa y alterna, llamadas corrientes a término o componentes. Cualquier corriente pulsante tiene componentes de CC y CA. Esto parece extraño para muchos. De hecho, después de todo, una corriente pulsante es una corriente que fluye todo el tiempo en una dirección y cambia su valor.

¿Cómo puedes saber que contiene corriente alterna que cambia de dirección? Sin embargo, si dos corrientes (directa y alterna) pasan simultáneamente a través del mismo cable, resulta que una corriente pulsante fluirá por ese cable (Fig. 2). En este caso, la amplitud de la corriente alterna no debe exceder el valor de la corriente continua. Las corrientes continua y alterna no pueden fluir por separado a través del cable. Se suman a un flujo general de electrones que tiene todas las propiedades de una corriente pulsante.

Arroz. 1. Gráficos de varias corrientes de onda.

La suma de las corrientes CA y CC se puede mostrar gráficamente. En la Fig. 2 muestra los gráficos de una corriente continua igual a 15 mA y una corriente alterna con una amplitud de 10 mA. Si sumamos los valores de estas corrientes para puntos individuales en el tiempo, teniendo en cuenta las direcciones (signos) de las corrientes, obtenemos el gráfico de corriente de onda que se muestra en la fig. 2 con una línea en negrita. Esta corriente varía desde un mínimo de 5 mA hasta un máximo de 25 mA.

La adición considerada de corrientes confirma la validez de la representación de la corriente pulsante como una suma de corrientes continuas y alternas. La exactitud de esta representación también se confirma por el hecho de que con la ayuda de algunos dispositivos es posible separar los componentes de esta corriente entre sí.

Arroz. 2. Obtención de una corriente pulsante sumando corriente continua y alterna.

Cabe destacar que cualquier corriente siempre se puede representar como una suma de varias corrientes. Por ejemplo, se puede considerar una corriente de 5 A como la suma de las corrientes de 2 y 3 A que circulan en un mismo sentido, o la suma de las corrientes de 8 y 3 A que circulan en diferentes sentidos, es decir, la diferencia entre las corrientes de 8 y 3 A. No es difícil encontrar otras combinaciones de dos o más corrientes que den un total de 5 A.

Aquí hay una completa similitud con el principio de adición y descomposición de fuerzas. Si dos fuerzas igualmente dirigidas actúan sobre cualquier objeto, pueden ser reemplazadas por una fuerza común. Las fuerzas que actúan en direcciones opuestas se pueden reemplazar por una diferencia unitaria. A la inversa, una fuerza dada siempre puede considerarse la suma de fuerzas correspondientes igualmente dirigidas o la diferencia entre fuerzas de dirección opuesta.

No es necesario descomponer las corrientes alternas continuas o sinusoidales en corrientes componentes. Si reemplazamos la corriente pulsante por la suma de las corrientes continua y alterna, entonces, al aplicar las leyes conocidas de las corrientes continua y alterna a estas corrientes componentes, es posible resolver muchos problemas y hacer los cálculos necesarios relacionados con la corriente pulsante.

El concepto de corriente pulsante como suma de corrientes continuas y alternas es convencional.Por supuesto, no se puede suponer que en ciertos intervalos de tiempo las corrientes continua y alterna fluyan realmente una hacia la otra a lo largo del cable. De hecho, no hay dos flujos opuestos de electrones.

En realidad, una corriente pulsante es una sola corriente que cambia su valor con el tiempo. Es más correcto decir que el voltaje pulsante o la FEM pulsante se pueden representar como la suma de los componentes constante y variable.

Por ejemplo, en la fig. 2 muestra cómo se suma algebraicamente la fem constante de un generador a la fem variable de otro generador. Como resultado, tenemos un EMF pulsante que provoca la corriente pulsante correspondiente. Sin embargo, condicionalmente, se puede considerar que un EMF constante crea una corriente continua en el circuito y un EMF alterno, una corriente alterna que, cuando se suma, forma una corriente pulsante.

Cada corriente pulsante se puede caracterizar por los valores máximos y mínimos de Itax e Itin, así como sus componentes constantes y variables. El componente constante se denota por I0. Si el componente alterno es una corriente sinusoidal, entonces su amplitud se denota por It (todas estas cantidades se muestran en la Fig. 2).

No debe confundirse con It e Itax. Además, el valor máximo de la onda de corriente Imax no debe llamarse amplitud. El término amplitud generalmente se refiere solo a corrientes alternas. En cuanto a la corriente pulsante, solo podemos hablar de la amplitud de su componente variable.

El componente constante de la corriente pulsante se puede llamar su valor promedio Iav, es decir, el valor promedio aritmético. De hecho, si consideramos los cambios en un período de la corriente pulsante que se muestra en la Fig.2, se ve claramente lo siguiente: en el primer medio ciclo se le suman una serie de valores a la corriente de 15 mA variando la componente de corriente, variando de 0 a 10 mA y de nuevo a 0, y en el segundo medio -ciclo, exactamente los mismos valores actuales se restan de la corriente 15 mA.

Por lo tanto, la corriente de 15 mA es realmente el valor promedio. Dado que la corriente es la transferencia de cargas eléctricas a través de la sección transversal del cable, entonces Iav es el valor de tal corriente continua que en un período (o durante un número entero de períodos) transporta la misma cantidad de electricidad que esta corriente pulsante. .

Para corriente alterna sinusoidal, el valor de Iav por período es cero porque la cantidad de electricidad que pasa a través de la sección transversal del conductor en un medio período es igual a la cantidad de electricidad que pasa en la dirección opuesta durante otro medio período. En los gráficos de corrientes que muestran la dependencia de la corriente i en el tiempo t, la cantidad de electricidad transportada por la corriente se expresa por el área de la figura limitada por la curva actual, ya que la cantidad de electricidad está determinada por la producto que.

Para una corriente sinusoidal, las áreas de las medias ondas positiva y negativa son iguales.En la corriente pulsante que se muestra en la fig. 2, durante la primera mitad del período, la cantidad de electricidad transportada por el componente AC se suma a la cantidad de electricidad transportada por el Iav actual (área sombreada en la figura). Y durante el segundo medio ciclo, se retira exactamente la misma cantidad de electricidad. Como resultado, durante todo el período se transfiere la misma cantidad de electricidad que con una sola corriente continua Iav, es decir, el área del rectángulo Iav T es igual al área delimitada por la curva de corriente de onda.

Por lo tanto, el componente constante o el valor promedio de la corriente está determinado por la transferencia de cargas eléctricas a través de la sección transversal del cable.

La ecuación de corriente que se muestra en la Fig. 2 obviamente debe escribirse de la siguiente forma:

La potencia de la corriente pulsante debe calcularse como la suma de las potencias de las corrientes que la componen. Por ejemplo, si la corriente que se muestra en la Fig. 2, pasa a través de un resistor de resistencia R, entonces su potencia es

donde I = 0.7Im es el valor rms del componente variable.

Puede introducir el concepto del valor rms de la corriente de onda Id. La potencia se calcula de la forma habitual:

Igualando esta expresión a la anterior y reduciéndola con R, obtenemos:

Las mismas relaciones se pueden obtener para las tensiones.