Para circuitos eléctricos, básicamente estudiamos tres tipos de fuentes, es decir, la Fuente de Voltaje, la Fuente de Corriente y las Fuentes Dependientes. Las Fuentes Dependientes pueden ser, en la mayoría de las veces, por corriente o por tensión. Cuando trabajamos con fuentes debemos resaltar la diferencia entre Diferencia de potencial y Fuerza Electrizante. Para entender la diferencia vamos a analizar el circuito abajo.

Observe en la Figura 01-01 que representamos, esquemáticamente, una fuente de tensión y su estructura interna representada por el área realzada en amarillo. Básicamente, toda fuente de tensión tiene una resistencia interna R_i. Por lo tanto, cuando colocamos una carga R_L en los terminales A-B tendremos una corriente i_L circulando por el circuito. Entonces surge una caída de tensión sobre R_i.

Por lo tanto, la diferencia de potencial que aparece en los terminales A-B, es decir, la tensión V_RL sobre la carga, será la fuerza electromotriz (F.E.M.) de la fuente a menos de la caída de tensión sobre R_i. Entonces, R_i y R_L forman un divisor de tensión resistiva.

Asi, podemos escribir la ecuación que define el valor de V_RL o V_AB, cómo:

Tenga en cuenta que los terminales A-B representan los dos terminales de salida de la fuente. En el caso de ser una pila o batería, tenemos acceso a los terminales A-B, donde el terminal A sería el llamado polo positivo de la pila o de la batería y el terminal B, sería el polo negativo. Por lo tanto, lo que aparece en amarillo es la parte interna de la pila o la batería, en la que no tenemos acceso. Entonces, podemos calcular que la tensión que aparece en estas terminales. Esta tensión será la diferencia de potencial (D.D.P.) sobre la resistencia R_L. Si no tenemos ninguna carga (R_L = ∞) conectada a la pila o la batería, la curriente que circula por el circuito será nula. Así, no tendremos caída de tensión sobre R_i. A continuación, a DDP coincidirá con la FEM (aquí representada por la letra V) de la pila o la batería. En la práctica, podemos usar un multímetro digital para medir este valor, pues en general, los multímetros digitales poseen una resistencia interna del orden de 10 megaohms, representando una carga despreciable.

  2.1.  Fuentes Independientes

      2.1.1.  Fuentes de Tensión

Las fuentes de tensión son fuentes que, idealmente, proporcionan una tensión constante en sus terminales de salida, independientemente de la carga. En la práctica, sin embargo, su tensión de salida es una función de la carga, es decir, cuanto mayor sea la carga, menor es la tensión de salida. Esto se debe su resistencia interna, como ya se ha explicado en el ítem 1 (Introducción). Como ejemplos, podemos citar las pilas comunes, alcalinas y recargables, comúnmente utilizadas en linterna, radios portátiles, MP3, MP4, etc...

En el lenguaje popular, cuando las pilas o baterías están desgastadas, decimos que las mismas se encuentran "descargadas". Esto ocurre debido al desgaste interno de la pila o batería, y esto hace que haya un aumento considerable de su resistencia interna. Entonces, cuando queremos que ella alimente una carga, la corriente que circula por el circuito es suficiente para que prácticamente toda la FEM (fuerza electromotriz) de la pila o batería, se reduzca en la salida debido a la caída de tensión que ocurre en la resistencia interna de la misma.

Si es pilas comunes, debemos deshacerlas de ellas, pues no hay como recuperarlas. Sin embargo, si es pilas o baterías recargables, hay cómo recuperarlas, basta usar un "cargador". Este aparato hace que circule corriente por la parte interna de la piña o batería, en sentido contrario, haciendo que haya una reducción en la resistencia interna y con esto decimos, después de un cierto tiempo de recarga, que la pila o la batería está cargada. Esto permitirá que las mismas sean utilizadas normalmente, como si fueran nuevas. En general, podemos repetir este proceso de 500 a 1000 veces, dependiendo del tipo de pila o batería y de su fabricante.

Además de pilas o baterías, hoy tenemos como fuentes de tensión, aparatos electro / electrónicos, desde los más simples, como los cargadores de teléfonos móviles, hasta otros tipos bastante complejos y específicos.

     2.1.2.   Fuentes de Corriente

Las fuentes de corriente son fuentes que, idealmente, proporcionan una corriente constante, independientemente de la carga. En la práctica, estas fuentes son posibles usando circuitos activos, es decir, dispositivos electrónicos, tales como transistores, circuitos integrados, etc .... Se pueden utilizar circuitos pasivos, siempre que el valor de la carga sea mucho menor que la resistencia interna de la fuente. Así, podemos construir una fuente de corriente, por ejemplo, se coloca una resistencia, de digamos 1000 ohmios en serie con una fuente de tensión de 12V. Si la carga es de aproximadamente 1% del valor de la resistencia de 1000 ohmios, es decir, 10 ohmios, entonces tenemos una fuente de corriente de aproximadamente 1,2 mA, corriente que circulará por la carga de10 ohmios.

En la Figura 01-02 vemos un ejemplo de fuente de corriente y el símbolo utilizado para representarla en un circuito básico. Observe que la corriente I circulará por la resistencia R y sobre esta tendremos una caída de tensión igual a V_R = R. I.

   2.2.  Fuentes Dependientes

Las Fuentes Dependientes, que pueden ser de tensión o corriente, son aquellas que su valor depende de otros factores ligados al circuito, como por ejemplo, una tensión o una corriente sobre algún componente perteneciente al circuito. El modelo eléctrico de un transistor tiene fuentes dependientes.

En la Figura 01-03 vemos un ejemplo de fuente de corriente y de tensión dependiente en un circuito básico. La fuente de corriente depende del valor de la corriente de salida I₂ y de la constante g₁₂, donde esta es una característica del dispositivo y su valor puede ser tabulado, calculado, etc ....

La fuente de tensión depende de la tensión de entrada V₁ del circuito, así como de la constante g₂₁. Este es sólo un ejemplo.

Vemos en la Figura 01-04 la combinación de fuentes de voltaje y fuentes de corriente. Cuando tenemos dos fuentes de voltaje en serie podemos reemplazarlas con una sola fuente de voltaje y su valor es igual a la suma de los dos.

Esto es válido cuando la polaridad de las fuentes apunta a mismo lado. Esto es extenso para cualquier cantidad de fuentes de voltaje.

En el caso de fuentes de corriente paralelas, el mismo principio es válido. Si las flechas están orientadas en la misma dirección, podemos reemplazarlas con una sola fuente con valor igual a la suma de todas las fuentes que conforma el circuito.

En Figura 01-05 vemos la combinación de fuentes de voltaje y fuentes de corriente cuando tenemos polaridades opuestas En este caso, debemos reemplazar las fuentes con una cuyo valor será el resta de sus valores. Para más de dos fuentes debemos agregarlas algebraicamente.

Preste atención al hecho de que la orientación (dirección) de la fuente única, vista en el circuito anterior, supone que V₁ > V₂ y I₁ > I₂.

En muchos circuitos, las asociaciones de fuentes son muy complejas de resolver. Una de las técnicas más utilizadas en estas situaciones es el uso de llamado "explosión de fuente" . ¿En qué consiste esta técnica?

Vemos en la Figura 01-06 que tenemos dos fuentes de corriente y una fuente de voltaje. Tenga en cuenta que la resistencia de 2 ohmios es paralela a la fuente de voltaje V , y puede eliminarse sin perjuicio de la solución del problema. Esto en virtud de conocer el valor de la fuente de voltaje y el valor de la resistencia. Entonces sabemos el corriente eléctrica que atraviesa esta resistencia.

Lo mismo sucede con la resistencia de 8 ohmios en serie con la fuente de corriente 2 A. Retirarlo del circuito no habrá cambios en el valor de la fuente de corriente, permanecerá 2 A. Entonces el nuevo circuito se puede ver en la Figura 01-07.

Con la eliminación de la resistencia de 8 ohmios obtenemos una fuente de 2 A que deja el "tierra" y llega al nodo e₁. Entonces, si convertimos esta fuente en dos fuentes de corriente de 2 A, uno que llega al nodo e₂ y otro que sale del nodo e₂, no cambiamos las ecuaciones de los nodos. En el nodo e₃ el voltaje es V.

Entonces, si ponemos dos fuentes de voltaje, una en serie con la resistencia de 4 ohmios y otro en serie con la resistencia de 3 ohmios , tampoco cambiamos las ecuaciones de malla.

Vea en la Figura 01-08 cómo fue el circuito. Por supuesto, las fuentes de que se encuentran entre los nodos e₁ y e₂ se pueden agregar algebraicamente. Con esto obtenemos una única fuente de corriente de 1 A salindo del nodo e₂ y llegando al nodo e₁.

Vemos en la Figura 01-09 el circuito simplificado y lo fácil que fue su solución. Al aplicar técnicas que estudiaremos más adelante, encontraremos fácilmente la solución al problema. En el siguiente enlace, presentamos una de las técnicas utilizadas para resolver este tipo de circuito.

        Solución del problema:   ¡Haga clic aquí!

El Teorema de Millman nos permite reducir cualquier número de fuentes de voltaje en paralelo a una sola fuente. Vea como ejemplo el circuito que se muestra en Figura 01-10.

Esta transformación nos permitirá calcular la corriente eléctrica que circula por la carga R_L o el voltaje entre sus terminales sin aplicar métodos como el de Kirchhoff , ley de los Nudos, teorema de Norton y otros. Por tanto, debemos entender cómo aplicar este teorema. Resumámoslo en tres pasos.

Debemos convertir todas las fuentes de voltaje en fuentes de corriente usando la transformación de fuente   (acceso Método de transformación de fuente   haciendo clic aquí! ). Vea cómo se ve el circuito resultante en Figura 01-11.

Luego de ejecutar la transformación de fuentes, debemos sumar los valores de las fuentes de corrientes que resultaron de la transformación. Observe atentamente la polaridad de las fuentes y el cálculo. de la resistencia equivalente resultante. Vea cómo se ve el circuito resultante en la Figura 01-12.

Después de realizar los dos pasos anteriores, se creó una fuente de corriente equivalente en paralelo con la resistencia equivalente del circuito. Ahora, aplicamos la transformación de fuente nuevamente para obtener una fuente de voltaje equivalente en serie con la resistencia equivalente. Bien, tenemos el circuito transformado. Vea el resultado en la Figura 01-13.

Ahora bien, simplemente aplicando la ley de Ohm al circuito es posible calcular la corriente eléctrica en la carga R_L, así como el potencial diferencia a través de él, V_ab .