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¿Cómo generan las resistencias un calor diferente si fijamos la corriente y cambiamos el voltaje y la resistencia? Noten que el flujo de carga es constante

Considere la posibilidad de tener un circuito que consiste en una batería y una resistencia.
$V = 10$ voltios, $R = 5$ ohms, así que $I = 2$ Amperios, y $P = 20$ vatios.

Si duplicamos el voltaje y la resistencia, la corriente será la misma y la potencia será igual a 40 vatios, por lo que la resistencia será más caliente que en el primer caso.

Ahora aquí está la pregunta tonta.

La corriente en cada uno de los dos casos es constante e igual a la corriente del otro. La velocidad con la que las cargas se mueven a través del cable es constante. Entonces, ¿por qué se genera más calor mientras la velocidad de las cargas es constante? Sé que el potencial se duplica, pero el potencial es potencial, y no podemos utilizar la energía potencial a menos que se convierta en energía cinética. ¿Cómo puede la resistencia hacer uso de esta energía (potencial), el mecanismo por el cual la resistencia convierte la energía potencial en calor.

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¿Dónde dice que el calor se produce sólo por la carga?

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Owen Boyle Puntos 732

Su circuito inicial es así:

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Así que obtienes un flujo de 2A y una potencia de 20W disipada en la resistencia.

Entonces duplicas el voltaje y la resistencia:

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Las dos baterías se suman a una sola fuente de 20V. Las dos resistencias suman una resistencia total de 10 $\Omega$ . Así que, como dices correctamente, la corriente es la misma que antes (2A). Por lo tanto, la potencia es ahora de 40W

Pero este poder se comparte entre las dos resistencias: 20W cada una, exactamente como antes.

También puede notar que el potencial en el punto entre las resistencias es de 10V, por lo que cada resistencia tiene 10V a través de ella, exactamente como antes.

En realidad, todo lo que has hecho es doblar el circuito para tener el doble de lo que tenías antes.

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ash108 Puntos 226
  • Piensa en aspirar líquido a través de una pajita. Fluye a una cierta velocidad.
  • Ahora aprieta la paja (aumenta la resistencia). El flujo (volumen por segundo) se ralentiza.
  • Para mantener la velocidad de flujo alta, debes chupar más fuerte. Ese es el voltaje (piensa en ello como una "presión" eléctrica). Esta abolladura en la paja está ahora "gastando" toda la presión, que ahora es mucho más alta.

Básicamente, la abolladura en la paja hace causan la pérdida de energía y por lo tanto tendría causó que el flujo se ralentizara. Simplemente no lo notas porque repones el flujo de inmediato al tener la presión más alta.

Esto es directamente análogo a los circuitos eléctricos: La mayor resistencia hace causan la pérdida de energía y por lo tanto tendría causó que la corriente (flujo de electrones) se ralentizara ya que "absorbe" su energía cinética. Pero no se nota porque contrarresta esta pérdida con un voltaje más alto que "obliga" a los electrones a mantener la misma velocidad de todas formas.

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Luke Puntos 1209

Piense en la resistencia como si fuera una tubería llena de guijarros mágicamente inamovibles (para que no sean arrastrados por el flujo)(*). La corriente eléctrica es como el agua que fluye por esta tubería. Diferentes resistencias tienen diferentes densidades de guijarros, y cuanto más apretados estén los guijarros con menos espacios vacíos y más enredados entre ellos, más difícil será para el agua atravesarlos. El campo eléctrico del cable empuja el agua a través del lecho de guijarros, como lo hace una fuente de presión de agua, como una bomba o una cuesta abajo con el agua real.

Ahora, supongamos que una tubería tiene un relleno de guijarros relativamente grueso y lleno de huecos (más bajo $R$ ), mientras que el otro tiene un relleno más fino y más denso (más alto $R$ ). Ambos están sujetos a un flujo de agua, y esos flujos están afinados para que ambos mantengan la misma perfusión (tasa de agua que pasa) del lecho de guijarros. ¿Cree que una fuerza motriz igual, y por lo tanto la presión, dará como resultado una perfusión idéntica? Si no es así, ¿cuáles creen que necesitarán más y cuáles menos?

Y entonces, si lo estás impulsando más, eso significa que se está ejerciendo una mayor fuerza y se está trabajando más en un momento dado para obtener el mismo resultado (flujo o tasa de perfusión), por lo tanto, cuanto más rápido también la tasa a la que la energía se está disipando en calor. ¿Cuál, entonces, tiene la mayor disipación y por lo tanto se calienta más?


(*) NB a otros lectores: Técnicamente, los "guijarros" en una resistencia real son movible y, de hecho, volando por todas partes (para una adecuada noción cuántica-mecánica borrosa de "volar"), pero estoy usando esto para mantener la ilustración simple.

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BZ. Puntos 1101

Aquí hay un experimento mental que puedes hacer.

Tomemos una resistencia que genera una cierta cantidad de calor Q mientras se le aplica un voltaje, resultando en una corriente. Ahora, corta la resistencia en dos partes iguales perpendiculares a la dirección de la corriente. Obviamente, si toda la resistencia generara Q, cada parte debería generar Q/2. Sin embargo, la corriente en cada parte es exactamente la misma, por lo que, según su lógica, cada mitad debería seguir generando la misma cantidad de calor que la resistencia inicial.

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