¿Por qué afecta el espesor de un alambre de resistencia?

Question

Un profesor nos explicó por qué mediante el uso de una carretera analogía. Los carriles más tienes, más rápido que los coches pasar, donde el número de carriles, obviamente, representan el grueso del alambre y los autos se representan los electrones. Bastante fácil.

Pero después de cierto punto no debería el alambre de obtener tan espesa, que cualquier espesor después de que no afecta a la resistencia? Por ejemplo, si usted tiene un 100 coches que van hacia abajo de una autopista de 4 carriles la carretera que va a permitir que los coches se mueven mucho más rápido que un 1 carril, debido a que hay un menor número de vehículos por carril. Pero un 1000 carriles de la autopista va a ser tan eficiente como un 10000 carril uno, porque en ambas carreteras cada coche tiene su propio carril. Después de un 100 carriles, el número de carriles de no ofrecer resistencia.

Entonces, ¿por qué el aumento de grosor de alambre siempre disminuir la resistencia?

Answer 1

La analogía del coche no es tan buena, ya que los electrones no fluyen de uno de los extremos del cable a la otra (bien que lo hacen, pero muy lentamente) y esto implica que hay algo de espacio entre los coches, mientras que sería más como un atasco de tráfico, sea cual sea el ancho de la carretera.
Es más como una línea de bolas de billar, y la fuerza se aplica a la primera, y la energía se transfiere a la última a través de todos los intermedios de bolas (un poco como newtons de cuna, aunque las bolas realmente no rebote en cada uno de los otros). Los electrones libres de rebote a su alrededor, en ocasiones se ve impedida (ver más abajo) con la diferencia de potencial causando un promedio de inclinación con respecto a la dirección de la corriente.

Un agua analogía es mejor que la tubería está siempre lleno de agua, y para la misma bomba (pila), la presión (voltaje) es siempre inferior a la mayor de la tubería, lo que equivale a más de flujo y una menor resistencia.

Esta cita de la página de la Wiki en la resistividad explica bastante bien:

En los metales - Un metal se compone de un entramado de átomos, cada uno con un capa exterior de electrones que libremente se disocian de sus padres los átomos y los viajes a través de la red. Esto también se conoce como un positivo iónica de celosía.4
Este " mar " de disociables electrones permite que el metal para conducir la corriente eléctrica. Cuando una diferencia de potencial eléctrico (un voltaje) es aplicado a través del metal, el campo eléctrico resultante hace que los electrones se mueven de un extremo del conductor a la otra.
Cerca de la temperatura ambiente, los metales tienen la resistencia. La principal causa de esta resistencia es el movimiento térmico de los iones. Esto actúa a esparcir los electrones (debido a la interferencia destructiva de electrones libres sobre las olas la no correlación de los potenciales de iones)[cita requerida]. También contribuir a la resistencia de los metales con las impurezas son el resultado las imperfecciones en la red. En los metales puros de esta fuente es insignificante[cita requerida].
El más grande es el área de sección transversal de el conductor, más electrones por unidad de longitud están disponibles para llevar la corriente. Como resultado, la resistencia es menor que en las grandes la sección transversal de los conductores. El número de eventos de dispersión encontrado por un electrón que pasa a través de un material es proporcional a la longitud del conductor. El más largo es el conductor, por lo tanto, la mayor será la resistencia. Diferentes materiales también afectan a la resistencia.

Answer 2

Me voy para el planteamiento de su pregunta de una manera ligeramente diferente para intentar darle un poco más de comprensión intuitiva de por qué la resistencia disminuye.

Vamos a considerar en primer lugar la resistencia equivalente de un circuito sencillo:

Cuando los resistores están en paralelo (en la parte inferior del circuito en la foto), la resistencia total es: \$\frac{1}{R_{Total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} ... \frac{1}{R_n} \$

Usted puede ver esta ecuación en un libro de texto, pero usted podría estar preguntándose", Pero agregó que más resistencias! Cómo podría hacer que la resistencia a bajar?".

Para entender por qué, veamos conductancia eléctrica. La conductancia es la inversa de la resistencia. Es decir, el menos resistente que el material es, el más conductiva que es. La conductancia se define como \$G = \frac{1}{R}\$ donde \$G\$ es la conductancia y la \$R\$ es la resistencia.

Ahora esta parte es muy interesante, mira lo que pasa cuando hacemos uso de la conductancia en el circuito paralelo de la resistencia de la ecuación.

\$Conductance = G_{Total} = G_1 + G_2 + G_3 .. G_n = \frac{1}{R_{Total}}= \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} ... \frac{1}{R_n} \$

Aquí vemos que la conductancia aumenta a medida que agrega más resistencias en paralelo, la resistencia y disminuye! Cada resistencia es capaz de llevar a cabo una cierta cantidad de corriente. Cuando se agrega un resistor en paralelo, se agrega una ruta adicional a través de la cual la circulación de la corriente, y cada uno de los resistores aporta cierta cantidad de conductancia.

Cuando usted tiene un grueso alambre, que actúa efectivamente como este circuito paralelo. Imagine que usted tiene un solo hilo de alambre. Tiene un cierto conductancia y una cierta resistencia. Ahora imagine que usted tiene un cable que se compone de 20 hilos de alambre, y cada capítulo es tan gruesa como su anterior single strand.

Si cada filamento tiene una cierta conductividad, tener un cable con 20 hilos significa que su conductancia ahora es 20 veces más grande que el alambre con sólo 1 hebra. Estoy usando hebras, ya que ayuda a ver cómo un alambre más grueso es lo mismo que tener varios cables más pequeños. Dado que la conductividad aumenta, significa que la resistencia disminuye (ya que es la inversa de la conductancia).

Answer 3

La electricidad no es nada, pero el flujo de electrones a través de un material. En una manera, es como una manguera de jardín ya está lleno de agua. Cuando el agua se convirtió en (presión aplicada) en el grifo, la presión que viaja a través de la manguera mucho más rápido que cualquier particular de la molécula de agua, y el agua comienza a fluir fuera de lejos, al final casi de inmediato. Un cable está lleno de electrones capaz de mover al aplicar un poco de fuerza electromotriz. Aplicar una tensión, y usted no tiene que esperar para la primera electrones en atravesar el cable, éstas comienzan a moverse en el extremo casi de inmediato.

Ahora piensa en una sección transversal del alambre . . . imaginar a dibujar una línea alrededor del alambre, perpendicular al eje del alambre. Ahora imagina contar el número de electrones que pasa esta línea, a través de un círculo que es la sección transversal del alambre. Esta es la corriente, medida en amperios. Hay un par de maneras que usted puede tener la misma corriente. Un montón de electrones a la deriva lentamente por, o menos electrones que el remolque de un&& para obtener el mismo número que pasa a través de su sección transversal por segundo, y por lo tanto la misma corriente.

¿Cómo convencer para que se mueva más rápido? Aplicar una mayor fuerza electromotriz. Así que en un alambre con la mitad del diámetro, que tendría un cuarto del área de la sección transversal, lo que significa que una cuarta parte el número de electrones disponibles en cualquier longitud de alambre para pasar la línea por segundo. Lo'cha va a hacer para conseguir que la corriente con menor número de electrones disponibles para desplazarse? Vas a tener que mover más rápido, de modo que el mismo número puede pasar por por segundo mediante la aplicación de un voltaje más alto.

Ahí lo tienen: Un delgado alambre requiere un mayor voltaje para llevar a cabo la misma corriente. Eso es casi la definición de la resistencia, ya V/I = R.

Answer 4

Olvidar la carretera analogía. La resistencia de un alambre depende de 3 parámetros: la conductividad del material de que el cable está hecho, su área de la sección transversal, y de su longitud. Altamente materiales conductores, como el cobre y la plata, se utilizó para la fabricación de alambre para lograr una baja resistencia. El largo de un cable es la más resistencia se ha debido a la ruta más larga que los electrones tienen a lo largo de la corriente para llegar de un extremo al otro. El más grande es el área de la sección transversal, menor es la resistencia dado que los electrones tienen una mayor área de flujo. Esto continuará aplicando, no importa qué tan grueso es el alambre. El flujo de electrones se ajustará a lo del grosor del cable es.

Answer 5

¿Sabes por qué no la analogía del coche funciona bien? Incluso si no tuvimos en cuenta la posibilidad de que los electrones realmente no se mueve realmente, sería cosa acerca de ellos de nuevo como los coches, pero no se mueve en línea recta! Se mueven en forma aleatoria en zig zag caminos. Por lo tanto, las líneas, la menor posibilidad de que los coches nunca chocan incluso con un zig zag.

Así que usted asume tácitamente los electrones se mueven en staright carriles (líneas) al igual que los coches, que en este caso, la suposición de que el grosor del cable no afecta. Por otro lado, teniendo en cuenta que los coches se mueven en un no-líneas rectas, su asumió la hipótesis de no ajustarse a su conclusión.