¿Por qué la medición de la caída de tensión a través de una cosa no mide simplemente la tensión de la batería?

Question

Imagina un circuito trivial con batería y una resistencia. Para medir la "caída de tensión" a través de la resistencia, ponemos un voltímetro en paralelo con ella. Sin embargo, esto significa que el voltímetro también está conectado directamente a los terminales de la batería. Por lo tanto, ¿por qué no mide simplemente la tensión de la batería, independientemente de la resistencia?

Mi hipótesis es que la respuesta se debe a que parte del voltaje/presión/fuerza/poder/energía/magia/lo que sea de la batería se está drenando a través de la resistencia, no estará pasando por el voltímetro y por lo tanto no será medido por él, pero esto sigue sin encajar, porque eso significa que el voltímetro no está midiendo la caída de voltaje; está midiendo el voltaje que no era se ha dejado caer. Si la batería suministra 5 V y el voltímetro marca 4 V, ¿cómo es posible que los 4 V sean la caída de tensión de la resistencia, cuando la tensión disponible ha caído realmente en 1 V y parece que todavía tengo 4 V no caídos con los que jugar?

Creo que realmente no entiendo lo que se supone que significa la caída de tensión. No sé por qué la resistencia está cayendo el voltaje en absoluto, cuando se supone que debe resistir la corriente. Estoy muy perdido.

Answer 1

[Ignoro el comportamiento no ideal ya que no parece ser lo que te interesa].

Su suposición es errónea. La medición de la caída de tensión a través de la resistencia mide la tensión de la batería. El voltaje de la batería y el de la resistencia son iguales en tu circuito. Las reglas generales son:

Los componentes en paralelo comparten la misma tensión

Los componentes en serie comparten la misma corriente

En el mejor de los casos, añadir o quitar la resistencia no cambia en absoluto la medición del voltímetro. La batería, la resistencia y el medidor están en paralelo, por lo que todos comparten la misma tensión. Si el voltaje de la batería es de 5 V, entonces el voltaje de la resistencia y el del medidor también deben ser de 5 V.

La tensión es básicamente una medida de la energía potencial debida a un campo de fuerza eléctrica. Si se recorre el circuito en forma de bucle, se acaba volviendo al mismo potencial, lo que significa que se pierde la energía que se haya ganado por el camino. (La gravedad también funciona así.) Cuando se pasa de negativo a positivo a través de una batería, se gana energía. Cuando pasas por una resistencia, pierdes energía. Si una batería y una resistencia están en paralelo y te mueves por ese bucle, la energía ganada en la batería será igual a la energía perdida en la resistencia. En otras palabras, ¡sus voltajes son iguales! Este principio se llama Ley de la tensión de Kirchhoff . Más formalmente, dice que la suma de las tensiones alrededor de un bucle cerrado debe ser igual a cero .

La resistencia describe una relación entre la tensión a través de la resistencia y la corriente que la atraviesa. Por tanto, las resistencias "resisten" el flujo de corriente, pero lo hacen disipando energía. Es similar a la forma en que la fricción resiste el movimiento de un objeto.

Ahora bien, como otros han señalado, en la vida real una batería no es una fuente de tensión ideal. El voltaje de una batería real cambia dependiendo de la cantidad de corriente que se consume y de la carga que queda. Así que en la vida real, añadir una resistencia puede cambiar el voltaje de la batería. Pero el voltaje de la batería y el de la resistencia seguirán siendo (casi) iguales. (La resistencia parásita de los cables es normalmente muy pequeña).

Espero que esto haya aclarado las cosas. Por favor, no dude en publicar preguntas de seguimiento si todavía está confundido.

Answer 2

Porque vivimos en un mundo no ideal, donde las pilas y los cables tienen una resistencia distinta de cero y el circuito real es el siguiente:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

La tensión medida en un circuito de este tipo sería \$V=5\frac{R_1}{R_{wire}+R_{battery}+R_1}\$ que es inferior a 5V. Aquí no se tiene en cuenta la no idealidad del voltímetro.

Answer 3

Simplifiquemos, la resistencia o carga en el circuito está consumiendo tensión. Si se quita (R1) creando un circuito abierto esencialmente se estaría midiendo el voltaje de la batería. cerrar el circuito es poner la carga a trabajar. en el primer ejemplo r1 el medidor debería leer 5v, mostrando que la resistencia está usando todo el voltaje de la batería. (KVL) la caída de voltaje es una excelente manera de identificar la pérdida indeseable en un circuito. si en el ejemplo 1, el medidor lee 2,5 voltios y una batería buena conocida es 5v indicaría una resistencia no deseada en el circuito. (malas conexiones, larga distancia, etc.) esto se sabe debido al KVL, y podría verificarse haciendo una caída de tensión desde la fuente de la batería a la carga, y después de la carga a la tierra de la batería. las lecturas totales equivaldrán a 5v e identificarán la resistencia no deseada. en los circuitos de carga múltiple puede identificar las cargas que funcionan mal y el uso de la tensión de las cargas individuales.

Answer 4

Si tienes una batería ideal tienes 5v cuando mides la tensión a través de la batería aunque pongas una resistencia de 100 Ω

Porque es una batería ideal, es decir, sin resistencia interna

Pero en tu caso has medido 4v en lugar de 5v lo que significa que tu batería tiene una resistencia interna Y aplicando la ley de kirchouve se encuentran 4v sin tener en cuenta la resistencia del cable que está en mili ohmios

VR=(V*R)/(R interno+R)

VR=(5*100)/(25+100)

VR=4v

Answer 5

En su ejemplo, la medición de la caída de tensión a través de la resistencia puede no coincidir exactamente Piense en cables muy largos entre los terminales de la batería y la carga resistiva, que también añaden resistencia a la mezcla. Suponiendo que una resistencia se conecte directamente en paralelo con la batería, no habrá prácticamente ninguna caída de tensión, ya que la resistencia será extremadamente baja. este escenario también ofrece algunas complicaciones adicionales. la batería no es una fuente de energía "ideal", y usted está midiendo esencialmente la tensión de una batería mientras una resistencia la agota.