Si las resistencias no disminuyen el flujo en un circuito, entonces ¿por qué son capaces de hacer que un LED se quede corto cuando de otra manera lo haría sin la resistencia?

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Así que pasé las últimas 8 horas tratando de comprender cómo funcionan las resistencias en un circuito y todavía no puedo encontrar una fuente para explicármelo. Y por favor no otra analogía del agua. Ya me siento hidratado y solo tomé una taza hoy.

Se dice que cada componente en un circuito "absorbe voltaje" como una batería de 9V que va en un LED de 2V, lo que hace que el voltaje salga del LED de 7V. Pensé que una vez que los electrones atraviesan un circuito, deben ir a algún lugar y que nada puede quitar la energía (la energía no puede ser destruida) como en el caso de una resistencia en la que solo se reduce la velocidad de los electrones. Entonces, ¿a dónde fue ese voltaje?

En el caso de la relación LED / resistencia, si la resistencia no está "reduciendo" la cantidad de electrones, ¿cómo está evitando que un LED fume si solo ralentiza los electrones? Lo que aún hace que la corriente sea la misma en todo el circuito.

Estoy cansado después de un día sin incidentes, por lo que las palabras están realmente destruidas. Pero espero que mis preguntas pasen.

Creo que mi comprensión de los fundamentos es irregular. También siento que debo ser realmente bueno en álgebra para poder comprender estos aspectos.

    
pregunta Django

4 respuestas

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Vea mi respuesta a ¿El voltaje es la velocidad de los electrones?

¿No hay analogías? Usa las definiciones físicas reales. En este caso de wikipedia:

  

El voltaje entre dos puntos es igual al trabajo realizado por unidad de carga contra un campo eléctrico estático para mover una carga de prueba entre dos puntos

El voltaje es un campo. Los campos tienen la capacidad de "hacer el trabajo", de transferir energía del campo a otra cosa. Un campo eléctrico ejerce una fuerza sobre un electrón. Ese electrón mueve una distancia mientras se aplica esa fuerza: force x distance = work, para todo tipo de fuerzas.

Los resistores también ejercen una fuerza sobre los electrones, pero en este caso es como la fricción: actúa para frenarlos. Esta fuerza elimina la energía de los electrones. Tienes razón en que no destruye la energía: termina como calor, como la mayoría de los "residuos de energía" en el universo.

La otra cosa clave es que en un circuito de bucle de corriente convencional, la velocidad de flujo de los electrones debe ser la misma en todas partes: son "incompresibles", porque se repelen fuertemente entre sí. Es más como una cadena de bicicletas. Si aplica una resistencia (freno) a la cadena en cualquier punto, ralentiza todo el proceso. No consigues que la cadena vaya rápido por un lado y lenta por el otro. De manera similar, no hace que los electrones vayan "rápido" antes de una resistencia y "lento" después de ella: la velocidad de flujo de los electrones es la misma en la batería, en la resistencia y en el LED.

    
respondido por el pjc50
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No está reduciendo la velocidad de los electrones (en realidad, las cargas) hacia abajo (ya que entran en la resistencia al mismo ritmo que salen), está absorbiendo energía de ellos y convirtiéndola en calor. Los voltios son julios por coulomb, y como la carga es una cantidad física (o equivalente física, si desea obtener asistencia técnica), la única forma de reducir el voltaje es eliminar la energía de la carga.

    
respondido por el Ignacio Vazquez-Abrams
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Mientras comienza su pregunta con la función de resistencias, está interesado en una idea genérica de cómo aprender los principios del análisis de circuitos en general.

El defecto más común de las analogías es que no son consistentes en algún momento o que las personas que usan la analogía no logran coincidir con cada aspecto y aspecto de la analogía y el problema real. El fallo más dominante de la analogía del agua es que el fluido que se parece a los electrones no es compresible. Los electrones se comportan como un gas ideal en la mayoría de los medios (vacío y conductores), por lo que si hay una analogía que se ajuste mejor, es un gas más o menos presurizado que fluye entre partes de los circuitos con diferentes presiones. Pero en general, olvídate de frases como "absorbe voltaje". Debido a que esta redacción no se ajusta al concepto de voltaje. No cabría decir que un tubo pequeño "absorbe la presión" cuando se usa el modelo de agua o gas, ¿verdad?

Pero para volver a las cosas básicas que suceden en un circuito. Si hay una corriente que fluye en un circuito, esto debe tener una causa. En los elementos de circuitos concentrados (esto es lo que asumimos en el análisis básico de circuitos, no tiene que preocuparse por eso ahora), la causa de que fluya una corriente es, como ya se mencionó en @ pjc50, un campo eléctrico. El campo eléctrico representa el voltaje entre los dos extremos de un dispositivo con un tamaño geométrico definido, independientemente de si se trata de una resistencia, un diodo o una chispa.

¿Qué sucede dentro de una resistencia? Los electrones tienen una distancia de recorrido libre media, durante la cual son acelerados por el campo eléctrico dentro de la resistencia. Después de ser acelerados a lo largo de una distancia y tomar energía cinética, que puede ser más o menos que la distancia nombrada, accidentalmente y eventualmente golpean algunos átomos (es decir, los orbitales de los electrones no libres), se desvían y pierden su energía cinética. La energía ahora se transfiere a los átomos de la resistencia, lo que produce vibraciones (que son básicamente energía térmica). La resistencia se calienta.

Cuando el electrón abandona la resistencia, estadísticamente tiene la misma velocidad que tenía, cuando entró en la resistencia, porque dentro de la resistencia, la aceleración debida al campo eléctrico y la desaceleración debida a las colisiones se equilibran. Esta es una propiedad muy importante de la resistencia óhmica.

Entonces, todo el tema es sobre el equilibrio, entonces. Ahí es donde entra en juego el álgebra. La velocidad de los electrones que atraviesan algo como una resistencia y el número de ellos que hacen eso simultáneamente en cualquier sección transversal del dispositivo están relacionados con el voltaje y las propiedades físicas del material. Hay muchos parámetros y ecuaciones, pero son bastante simples para una resistencia óhmica. Debería leer sobre ellos y esforzarse por resolverlos una vez para obtener una resistencia, entonces creo que puede surgir alguna comprensión básica sobre el concepto de resistencia.

Después de eso, será fácil comprender los otros elementos del circuito y finalmente obtener una idea, qué es un circuito después de todo.

    
respondido por el Ariser
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La corriente es la tasa de flujo de cargas, o aquí, la tasa de flujo de electrones. El LED no se fuma porque la corriente a través de él disminuye, lo que se traduce en menos calor.

    
respondido por el Deep

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