¿La ley de Ohm mantenga en el espacio?

Question

Mi comprensión actual es este: Cuando la corriente pasa a través de un resistor de calor que genera la resistencia, a continuación, emite a la atmósfera circundante. De esa manera la resistencia se mantiene en aproximadamente la misma temperatura por lo $R $ es constante lo que hace que la ley de Ohm ($U=IR$) lineal.

Pero en el espacio de la resistencia no tiene donde poner el calor!
En ese caso, la resistencia de mantener la calefacción?
Tendrá que cambiar su resistencia, a su vez afectan a la $U=IR$ relación?

Answer 1

Pero en el espacio de la resistencia no tiene donde poner el calor!

En realidad, lo hace. La transferencia de calor puede ocurrir a través de tres medios: la conducción, la convección y la radiación. Muy básicamente, la conducción de calor es acerca de los materiales sólidos tocarse el uno al otro; la convección es acerca de gases o líquidos de tocar la fuente de calor; y la radiación es acerca de la transmisión de energía por medio de la liberación de ondas o partículas. (Esto no captura todo de él, pero ya que usted está haciendo esta pregunta, me da la sensación de que usted no está muy familiarizado con el tema, y esta es la buena suerte suficiente para empezar para los efectos de esta respuesta.)

En una atmósfera, la convección es comúnmente un gran modo de transferencia de calor. Es la forma en que cada refrigerado por aire gadget (si el enfriamiento por aire forzado o aire ambiente) se mantiene en una temperatura adecuada, y es sobre todo la forma en que todo finalmente termina en la temperatura ambiente.

En el espacio no hay atmósfera, por lo que la convección no funciona para la refrigeración. Pero todavía hay conducción y radiación.

La conducción básicamente significa que si usted sale de su nave espacial en algún lugar lejos de cualquier fuente de calor, o en un área uniforme de las fuentes de calor de los alrededores, todo dentro de ella llegará a tener la misma temperatura. Que no es particularmente útil para nuestros propósitos; en una nave espacial, es más acerca de la transferencia de calor dentro de la nave espacial de la estructura que fuera de ella.

Pero incluso con la convección y la conducción no proporciona ninguna utilidad de transferencia de calor para mantener nuestra resistencia fresco, todavía hay radiación!

Y, de hecho, que es como la nave espacial de mantener una temperatura adecuada: controlando cuidadosamente el calor y la energía de presupuesto, no es raro asegurar que todos los lados de la nave se exponen aproximadamente igual a lo largo del tiempo a la fuente de calor (que en nuestro mundo real de los casos significa que el Sol) y que coinciden con la disipación de calor en contra de la generación de calor a través de la radiación de calor en exceso.

Por esta razón, la nave espacial de los diseños incluyen los radiadores que tomar el calor que se genera e irradia en el espacio.

En ese caso, la resistencia de mantener la calefacción?

Sí, a menos que la nave espacial incluye radiadores o de alguna otra manera para eliminar el exceso de calor; la cual, al menos si se pretende trabajar para cualquier longitud de tiempo.

Se que cambiar su resistencia, a su vez, afectan al $U=IR$ relación?

Sí y no! Esto ha sido señalado varias veces en los comentarios, pero veo que no hay respuesta de la captura. Independientemente de cómo exactamente se está escrita la ley de Ohm sólo es válido para una instantánea en el tiempo. Esto significa que para $U=IR$ a celebrar como se indicó, debe medir simultáneamente dos o tres de las cantidades de que se trate (voltaje, corriente y resistencia); si se miden dos, se puede calcular la tercera.

La tensión que se pierde a través de la resistencia a través de la resistencia se convierte en calor, que (a menos que de alguna manera está liberado) aumenta la temperatura de la resistencia.

En el mundo Real de las resistencias tienen una tendencia a cambiar su resistencia cuando sus cambios de temperatura, lo que significa que $R$ cambios. A su vez, el voltaje a través del resistor ($U$), o la corriente a través del resistor ($I$), debe cambiar para la igualdad de $U=IR$ sigue siendo válida. Pero si usted fuera a medir estas cantidades de nuevo un microsegundo más tarde, usted encontrará que la igualdad aún se mantiene, aunque con valores ligeramente diferentes para cada uno.

Answer 2

La ley de Ohm se preocupa sólo de la tensión, corriente y resistencia. En ese sentido, es perfectamente exacta y completa. Sin embargo, la ley de Ohm no es todo lo que entra en consideración para un diseño exitoso!

Incluso en el mundo real en aplicaciones terrestres, debe tener en cuenta la capacidad de calor del material conducir y disipar el calor, y para la disipación de calor propiedades (poner muy complicado muy rápido; la geometría, las propiedades del material, la temperatura ambiente, el flujo de aire, la composición del refrigerante, la presión del refrigerante, etc entran en juego aquí...).

En mundano aplicaciones, las mediciones se toman a menudo a 25 ° c de la temperatura ambiente hasta normalizar todo. En ese sentido, usted consigue bastante precisa de las mediciones siempre que el dispositivo se mide es capaz de disipar la mayor parte del calor que produce. En la mayoría de las aplicaciones el resto de los cálculos no son necesarios, como la desviación de las variaciones térmicas no son suficientes para afectar a la media significativa como para justificar un cuidado extra.

En el espacio, es necesario averiguar cómo deshacerse (o reciclar) cada bit de calor que se producen. Sondas a menudo se han especializado radiador elementos para irradiar calor excedente producido en el espacio. Sorprendentemente, la disipación de calor de los cálculos en el espacio son en realidad más fácil, porque las condiciones varían mucho menos de lo que dicen las estaciones en la Tierra. También tenga en cuenta la conservación de algunas de calor es casi siempre obligatorio, como muchos dispositivos en las sondas no podría funcionar en el frío vacío del espacio.

Editar

Dado que todavía hay confusión acerca, he aquí un pequeño ejemplo para aclarar las cosas.

AWG 24 de alambre de cobre calibre a 25 ° c tiene una resistencia de 26.17 Ohm por cada 1000 pies. Ahora vamos a decir que la unidad de carga de 100 ma @ 10V en que 1000 pies de alambre. A temperatura ambiente, la caída de tensión en el alambre se 2.617 V., Que se traduce en 261.7 mW de calor producido. 1000 pies de alambre de cobre AWG 24 pesa ~555g. El cobre tiene una capacidad de calor específico de 0.376812 J/(g-C). Eso significa que va a tomar ~209.13 Julios para aumentar la temperatura del conductor por 1C. Digamos que nuestra bobina tiene la superficie expuesta a disipar ~100mW de calor. Eso significa que todavía hay 161.7 mW de calor trabajando para aumentar la temperatura del conductor. 1W = 1J/s. 161.7 mJ/s significa que en 10000 segundos (~2.77 horas...) el cable se han incrementado en la temperatura por 7.73 C. sin embargo, si usted fuera a detener el tiempo después de esos 10000 segundos, y el inicio de sus mediciones a través de, usted podría encontrar que ahora con el alambre en 32.73 C, la resistencia sería probablemente alrededor de 27 Ohmios por cada 1000 pies. La carga es todavía el dibujo de 100mA, pero la caída de tensión es ahora 2.7 V, por lo que ahora las pérdidas son 270mW. Todavía estamos a sólo puede disipar 100mW, por tanto, que el calentamiento más rápido ahora.

Sin embargo, la ley de Ohm aún se mantiene. R es constante, es siempre V/I, no importa cuál es la temperatura. Si la medida V, I y R al mismo tiempo, en cualquier punto que sea, la ley de Ohm se mantenga siempre. Pero para llegar a la correcta respuesta del mundo real para un mundo real de la resistencia, también es necesario tomar en cuenta la producción de calor a través de la pérdida y a la disipación, que son los factores físicos, y no tienen nada que ver en absoluto con la ley de Ohm.

Los diodos

Los diodos son no-lineal de los dispositivos. Aquí hay dos gráficos de la popular 1N4148 diodo de hoja de datos:

Desde cualquier punto en los gráficos se puede averiguar lo que el avance o retroceso de la resistencia es a 25 ° c, para un determinado V y I.

Answer 3

Uno siempre puede tener un pedante posición y decir que el Ohm la ley nunca se mantiene como la resistencia siempre es calentado hasta cierto punto, por el calor de Joule (incluso si la resistencia es enfriado por aire), y la resistencia normalmente aumenta con la temperatura. Así que el Ohm la ley es un aproximado de ley de la física. En algunas situaciones las desviaciones de la Ohm la ley son muy importantes, por ejemplo en las lámparas incandescentes, que está cerca de su "espacio".

Por otro lado, la formulación de la ley de Ohm a veces incluye el texto "en un estado determinado" (https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm's_law#Temperature_effects), pero la fórmula se describe situaciones que no se ven a menudo en la práctica.

Answer 4

Para la ley de Ohm para ser verdadera, la corriente debe ser proporcional a la tensión para una gráfica de la corriente contra voltaje sería una línea recta a través del origen.

Una situación similar a la que usted describe es el de la resistencia de una bombilla con filamento de metal (una resistencia) en un evacuados bulbo de vidrio.

Como la corriente aumenta la potencia eléctrica disipada en el filamento aumenta y la energía que se pierde a medida que la radiación infrarroja y luz visible.
Cuando la potencia eléctrica suministrada es igual a la energía perdida en forma de radiación electromagnética, la temperatura del filamento será constante.
Sin embargo, el aumento de la corriente se eleve la temperatura del filamento que a su vez aumentará la resistencia a $=\dfrac{\rm voltage}{\rm current}$ de los filamentos.
De manera que la gráfica de la corriente contra voltaje no es una línea recta a través del origen y así la ley de Ohm no es obedecido.

Para corrientes pequeñas, cuando pequeñas cantidades de energía se disipa la temperatura del filamento se mantiene aproximadamente constante y la corriente vs voltaje gráfico es aproximadamente una línea recta, la ley de Ohm se cumple aproximadamente.

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Actualización

Después de hacer sus experimentos Ohm hizo dos declaraciones.
Uno que era para una "resistencia" al voltaje dividido por la corriente es una constante que se llama resistencia.
El segundo era que el valor de la constante (resistencia) no depende de la corriente.

Creo que mucha de la discusión acerca de la respuesta a la pregunta es que hacer con la interpretación de la segunda declaración y las condiciones bajo las cuales la ley de Ohm es cierto.
Hay muchas leyes de la Física que tienen condiciones que deben ser satisfechas para ellos para ser verdad.
Conservación de momento lineal es uno de ellos con la advertencia de que no hay fuerzas externas ley.

Si el filamento de una bombilla de luz es, en cierto modo mantiene a temperatura constante, de modo que sus dimensiones y de la resistividad no cambió luego su resistencia iba a permanecer constante, independiente de la corriente, y la ley de Ohm se mantenga.

Sin embargo, la temperatura del filamento podría no ser aumentado por calentamiento óhmico pero al poner el filamento en un baño de líquido caliente.
Entonces no era el actual, que fue el responsable de la subida de la temperatura y si las medidas fueron tomadas para encontrar la resistencia del filamento en esta nueva temperatura de la resistencia pasaría a ser constante, por lo que la ley de Ohm se mantiene.

La otra interpretación es que el aumento de temperatura es debido a un aumento de la corriente que fluye a través de la bombilla y así se aumenta la resistencia debido al aumento de la corriente que significa que la ley de Ohm no se sostiene.

La lectura de los comentarios en este post parece que las opiniones están divididas en cuanto a cuál es la interpretación correcta.

Answer 5

La resistencia puede transferir calor a los alrededores en forma de radiación térmica y la potencia radiada por el objeto (en este caso resistor) es más grande, cuando el objeto está más caliente. Así que, finalmente, la resistencia va a llegar a una temperatura constante y se irradian todo el calor hacia el espacio. En ese caso, la ley de Ohm se siguen manteniendo.