Sé que mucha corriente puede causar calor, pero ¿qué más? ¿Puede demasiada resistencia en cables delgados causar calor?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
JodaStephen
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6357
La fórmula matemática para la generación de calor de Joule en un alambre es:
$$P=V\cdot I=I^{2}\cdot R=\frac{V^{2}}{R}$$
Como se puede ver, cuando una gran cantidad de corriente pasa a través de un alambre, éste se calentará mucho al estar elevado al cuadrado, obviamente con R como constante al tener un alambre específico.
Pero si cambias la resistencia (es decir, si tomas otro alambre) usando un voltaje estándar, entonces utilizando la Ley de Ohm:
$$V=I\cdot R$$
la corriente I que pasa a través de él debe disminuir, para seguir satisfaciendo la Ley.
Así que si usas otro alambre con mayor resistencia (asumiendo que mantienes constante el voltaje, es decir, no cambias la fuente de voltaje) entonces no se calentará más, como se puede ver en la fórmula de generación de calor de Joule, tanto la resistencia como la corriente cambian (la resistencia aumenta mientras que la corriente disminuye).
De hecho, si usas la última fórmula de generación de calor de Joule podrás ver que el resultado inconcluso anterior en el que dos parámetros cambian, uno hacia arriba y otro hacia abajo, puede resolverse ahora ya que el voltaje es constante y la resistencia aumenta, el resultado es que P disminuye.
Por lo tanto, si cambias el alambre por uno con más resistencia, se calentará menos.
Precaución
Esta respuesta solo proporciona el fondo físico que relaciona la resistencia, la corriente y el voltaje. No intenta mostrar que en un circuito real específico es seguro asumir que con alambres de mayor resistencia el calor producido a través del alambre será menor. Hay muchos parámetros en un circuito real que deben tenerse en cuenta antes de dar una respuesta sobre el calor producido. Además, el análisis que he realizado es evidentemente solo básico ya que la pregunta parece preguntar qué sucede en un caso teórico general, que nuevamente no es el mismo caso con un circuito real.
Spehro Pefhany
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90994
Normalmente, los cables se dimensionan para que la mayor parte del voltaje termine en la carga y una caída de voltaje mucho menor (quizás un par de por ciento o menos) esté en los cables. Puedes pensar que la resistencia de la carga y la resistencia del cable están en serie en la fuente de energía.
En una situación así, incrementar la resistencia (cables más delgados) siempre aumentará el calentamiento de los cables, hasta el punto donde la mitad del voltaje se pierda en los cables. Por encima de eso, vuelve a disminuir, pero en ese punto tu carga solo está viendo la mitad del voltaje de suministro (por ejemplo, 60V en un circuito de 120V) y probablemente no funcione bien.
Vea esta respuesta para la base matemática. Considera la resistencia del cable como la resistencia variable.
jperras
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361
La cantidad de calor P disipada en un alambre se da por $$ P = I^2R $$ donde I es la corriente y R es la resistencia del alambre (no la resistencia de carga). Así que sí, la resistencia excesiva y la corriente alta contribuyen a la producción de calor.
Esto es cierto tanto para corriente alterna como continua. Para corriente alterna o cualquier tipo de carga variable, I debería ser el valor eficaz de la corriente.
La mayoría de los cables eléctricos están clasificados para una corriente máxima y una distancia máxima (porque la resistencia es una función de la resistividad, el grosor del alambre y la longitud del mismo), listados en una tabla de capacidad de corriente. Las tablas están disponibles para todos los tamaños de cables, desde cables de proyectos pequeños hasta líneas de servicios públicos. La corriente máxima se establece para mantener el cable de forma segura por debajo del punto en el que podría ocurrir algún daño permanente al cable. Consulte estas tablas al seleccionar diámetros de cables, ya que la cantidad real de aumento de temperatura (el verdadero peligro) depende de varios parámetros.
user58550
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paul
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1569
Respuesta no matemática:
Sé que mucha corriente puede causar calor
es lo mismo que
¿Puede demasiada resistencia en cables delgados causar calor?
Un cable puede llevar hasta X amperios, dependiendo de su tamaño. Los cables delgados tienen una resistencia mayor, por lo tanto un límite de amperios menor, por lo tanto "mucha corriente" puede ser bastante pequeña.
Tendrás los mismos problemas de sobrecalentamiento con un cable del tamaño de un cabello y un cable del tamaño de tu brazo. Todo depende de cuanta corriente pases a través de él.
