Características VI (Lineal y No Lineal)

Las cargas están presentes en todos los seres vivos y no vivos de la tierra. En siglos anteriores, los cargos se consideraban descanso. Pero en el siglo XIX se observó un nuevo fenómeno sobre las cargas en movimiento. Se observó que las cargas en movimiento constituyen una corriente. Estas corrientes ocurren en muchas situaciones en la naturaleza, por ejemplo: un rayo es en realidad una corriente que fluye desde las nubes hasta el suelo. En la vida cotidiana, las personas encuentran corriente en muchos dispositivos eléctricos. 

Corriente eléctrica 

Los dispositivos en nuestro uso diario llevan corrientes eléctricas dentro de ellos. Antorchas, bombillas, ventiladores, calentadores, etc. son algunos ejemplos de dispositivos eléctricos que tienen corrientes eléctricas que fluyen hacia ellos. Imaginemos que las cargas fluyen en dirección horizontal, en este flujo supongamos una superficie con un área pequeña mantenida normal a la dirección del flujo de cargas. Suponga que tanto las cargas positivas como las negativas fluyen a través de esta área. 

En un intervalo de tiempo dado «t», la carga que atraviesa la superficie se puede dividir en dos partes: cargas positivas y cargas negativas. Digamos que q ₊ es la carga positiva neta que pasa por la superficie en el intervalo de tiempo dado, de manera similar q _– es la carga negativa neta que pasa por la superficie en el intervalo de tiempo dado. En este caso, la carga neta que pasa por esta superficie en este intervalo será, 

q _neto = q ₊ – q _–

La corriente eléctrica se define como la tasa de flujo de carga en un conductor. 

En este caso, la corriente promedio que fluye a través de la superficie dada en el tiempo «t» está dada por, 

Aquí, represento la corriente promedio que fluye a través de la superficie. 

La unidad de corriente es Amperio (A), Amperio significa Columna/seg. 

En caso de que la tasa de flujo de carga varíe, la corriente que fluye está dada por, 

⇒ 

Resistencia 

El agua que fluye a través de una tubería encuentra resistencia a su flujo si la corriente se considera agua y la tubería se considera el conductor a través del cual fluye la corriente. La misma analogía se puede utilizar para deducir la obstrucción del flujo también en el caso de la corriente. Esta obstrucción del flujo contra la corriente se denomina Resistencia . La resistencia en un alambre que experimenta una corriente I y un voltaje V se define como, 

R = V/I

Aquí, R denota la resistencia del cable. Su unidad es «ohmios» que se denota por Ω

Observe en la relación que la resistencia depende inversamente de la corriente que fluye a través del cable. Por lo tanto, cuanto mayor es la resistencia del cable, menor es la corriente que fluye a través de él, lo que también se puede deducir de la definición intuitiva de la resistencia. 

VI Características

Las características VI de un circuito representan las características de voltaje-corriente de un circuito. El gráfico de corriente y voltaje se dibuja en el gráfico para mostrar cómo cambia uno cuando se realiza un cambio en el otro. La pendiente de este gráfico da resistencia, pero solo en el caso de que la pendiente sea lineal. ¿Eso significa que los gráficos no lineales de las características VI también están presentes? SÍ. Hay gráficos lineales y no lineales. Sin embargo, si existen gráficos no lineales, la ley de ohmios no habría sido válida. Existe la ley de Ohm y también el gráfico no lineal.

La razón detrás de esta supuesta contradicción es simple. Aunque la ley de Ohm es aplicable y verdadera para muchos materiales, no es aplicable para algunos materiales donde la ley de proporcionalidad no funciona. Conozcamos cada uno de los gráficos en detalle,

Características del VI lineal

Las características lineales VI se muestran mediante resistencias óhmicas. La ley de Ohm habla de la relación entre el voltaje y la corriente donde dice que el voltaje y la corriente son proporcionales entre sí, por lo tanto, si se dibuja un gráfico, se obtiene una línea recta. La pendiente de la línea da resistencia. Cuanto mayor sea la pendiente, mayor será la resistencia. Por eso, 

 y R = tanθ

Las características VI dan una línea recta que pasa por el origen. En una resistencia, si se invierte la polaridad del voltaje, la corriente comenzará a fluir en dirección opuesta con igual magnitud si la magnitud del voltaje no se altera.

Características de VI no lineales

Si las características VI no lineales existen, lo cual existe, la resistencia debe mostrar una propiedad diferente. Es correcto que si el gráfico VI no es lineal, la resistencia no es constante y depende del voltaje o de la corriente. Ejemplos de resistencias no óhmicas son diodos, SCR (resistencias controladas por silicio), transistores, etc. Estos son los cambios notables que se ven en los gráficos no lineales,

• El voltaje ya no es proporcional a la corriente.
• La relación existente entre voltaje y corriente depende del voltaje. Si se invierte el voltaje sin cambiar la magnitud, la corriente se volverá opuesta pero la magnitud cambiará.
• La relación entre V e I no es única, lo que significa que se obtiene más de un valor de voltaje para un valor de corriente.

Problemas de muestra

Pregunta 1: Una batería de 10 Volts conectada a un conductor induce una corriente de 10mA en el conductor. Encuentre la resistencia del conductor. 

Responder: 

La resistencia del conductor está dada por la relación, 

R = V/I 

Dado: 

V = 10V 

Yo = 10 mA = 0,01 A 

Introduciendo los valores dentro de la relación, 

R = V/I 

⇒ R = (10)/(0,01) 

⇒ R= 1000 Ohmios. 

Pregunta 2: Una batería de 200 Volts conectada a un material induce una corriente de 0mA en el conductor. Encuentre la resistencia del conductor. 

Responder: 

La resistencia del conductor está dada por la relación, 

R = V/I 

Dado: 

V = 200V 

Yo = 0 mA = 0 A 

Introduciendo los valores dentro de la relación, 

R = V/I 

⇒ R = (200)/(0) 

La resistencia se acerca al infinito, lo que significa que el material es un aislante. 

Pregunta 3: Determine la resistencia a partir del gráfico lineal que se muestra a continuación,

Solución:

Para encontrar la resistencia del gráfico VI, la forma más fácil es simplemente encontrar la pendiente,

Tome cualquier valor del eje x (valor actual) y su valor relativo del eje y (voltaje), y luego tome su relación para encontrar la resistencia,

R = 10/0,5 = 20Ω

R = 20/1 = 20Ω

R = 30/1,5 = 20Ω

Por lo tanto, encontrar la pendiente desde cualquier lugar proporcionará un valor de resistencia, es decir, 20 Ω.

Pregunta 4: Determine la resistencia a partir del gráfico lineal que se muestra a continuación,

Solución:

Para encontrar la resistencia del gráfico VI, la forma más fácil es simplemente encontrar la pendiente,

Tome cualquier valor del eje x (valor actual) y su valor relativo del eje y (voltaje), y luego tome su relación para encontrar la resistencia,

R = 10/1 = 10Ω

R = 20/2 = 10Ω

R = 40/4 = 10Ω

Por lo tanto, encontrar la pendiente desde cualquier lugar proporcionará un valor de resistencia, es decir, 10 Ω.

Pregunta 5: Identifique cuál de las tres regiones es la región de resistencia negativa del gráfico a continuación,

Responder:

La región de resistencia negativa es aquella región en la que la pendiente del gráfico se vuelve negativa. Observemos las tres regiones e identifiquemos la región negativa,

• La región 1 es la región de resistencia positiva ya que la pendiente es positiva y se ve claramente que la región es la región óhmica.
• La región 2 es nuevamente la región de resistencia positiva, aunque no es de naturaleza lineal, el gráfico no desciende y, por lo tanto, la pendiente es positiva.
• La región 3 es la región negativa ya que el gráfico en esta región desciende, lo que hace que la pendiente sea negativa.