Alguien me puede responder sin usar una analogía o solo con matemáticas (j / c * c / s = j / s), quiero saber la lógica detrás de eso, gracias.
Alguien me puede responder sin usar una analogía o solo con matemáticas (j / c * c / s = j / s), quiero saber la lógica detrás de eso, gracias.
Sabes que "vatio" en realidad significa flujo de energía, ¿verdad? "Joules por segundo" se renombra como Watt. Esto puede ser un poco confuso para los principiantes, ya que al principio deberíamos decir " julios por segundo " esto, y " julios por segundo " eso. Dando muchos ejemplos de cantidad de energía y flujo de energía, pero sin mencionar los vatios, los "julios" y los "julios por segundo" se vuelven sólidamente conocidos y evidentes. Llegamos a ver que los julios por segundo son una tasa, no son como "cosas". No podemos tener un cubo de vatios, ya que un cubo no puede contener una tasa. Pero los julios, son como una cosa. Podemos tener un cubo de energía. La energía no es creada o destruida; acaba de moverse alrededor.
Sabes que "amperio" en realidad significa flujo de carga, ¿verdad? "Coulombs por segundo" se renombra como Ampere. Es un poco confuso para los principiantes, ya que al principio deberíamos decir " coulombs por segundo " esto, y " coulombs por segundo " eso. Dando muchos ejemplos de cantidad de carga y flujo de carga, pero sin mencionar Amperios, los "Coulombs" y "Coulombs por segundo" se vuelven sólidamente conocidos y evidentes. Vendremos a ver que los coulombs por segundo son una tasa, no son como "cosas". No podemos tener un cubo de amperios, ya que un cubo no puede contener una tasa. Pero los coulombs, son como una cosa. Podemos tener un cubo de carga. La carga no se crea ni se destruye; acaba de moverse alrededor.
Por lo tanto, elimine estos "vatios" y "amperios", y en su lugar trate con los conceptos ocultos detrás de ellos: cantidades de energía y cantidades de carga.
Su pregunta dice: "¿Por qué se determina la cantidad de energía multiplicando la carga por el voltaje?"
Respuesta simple: el voltaje es una forma de medir campos electrónicos. Entonces, si realizamos el trabajo levantando una cantidad de carga contra un campo e, entonces la energía eléctrica almacenada es igual al trabajo necesario para elevar la carga. (La energía se almacenó en campos alterados y cargas movidas, como con la carga de un condensador). Y, cuando permitimos que un campo electrónico realice un trabajo en una carga tirando de él, la energía que aparece es igual al trabajo realizado por La carga móvil. (La energía eléctrica salió cuando las cargas se movieron "cuesta abajo", como cuando descargamos un condensador).
Entonces, si duplicamos el voltaje, duplicamos la intensidad del campo e, así que duplicamos la fuerza, lo que duplica la cantidad de energía almacenada cuando movemos cierta cantidad de carga. Voltios veces coulombs da julios. O, si duplicamos la cantidad de carga, debe duplicar la fuerza como antes, luego, cuando la movemos a través de un campo e, da el doble de energía. Duplique ambos a la vez, y obtendríamos cuatro veces la fuerza, por lo tanto, cuatro veces la energía cuando movemos la carga. Obviamente es solo un producto simple, voltios veces coulombs. (DOH, analogía del campo de gravedad: ¡gastar energía para levantar una roca! La gravedad más alta requiere más fuerza, así que más energía, pero la roca de mayor masa también requiere más fuerza y más energía).
Finalmente, podemos realizar el mismo trabajo durante un tiempo corto o largo (diferentes julios por segundo, pero la energía total transferida no cambia). Y, podemos transportar la carga durante un tiempo corto o largo (diferentes coulombs por segundo, pero la carga movida total no cambia.) Eso nos lleva de nuevo a julios / seg, lo que equivale a coulombs / sec times volts.
La última pregunta sería ... ¿por qué la energía no es el cuadrado de los coulombs, o el cuadrado de los voltios? (Esto se debe a que duplicar la fuerza duplicará el trabajo realizado en la distancia. No cuadruplicar el trabajo).
También, tenga en cuenta que no voy a profundizar en la intensidad del campo e frente a los planos de distribución equipotencial en una cierta distancia. La longitud y el campo e y el voltaje están todos allí, mezclados, pero mantuve la longitud constante, por lo que los voltios son proporcionales a la intensidad del campo e, y podemos verlos temporalmente como lo mismo. Desglosarlo todo es realmente una pregunta aparte.
Watts es una medida instantánea de potencia que varía de microsegundo a microsegundo. Vatios de tensión por corriente. La corriente es el número de electrones en movimiento, y los voltios son la energía potencial de cada electrón (¿presión?). Dime si me estoy acercando a ayudar?
¿Qué es un vatio?
En teoría, se ha analizado, probado y comprobado que el producto real del voltaje "potencial" multiplicado por (x) la velocidad del flujo de carga por segundo o la corriente produce esta cantidad.
Es una Ley de la naturaleza, formalizada por los estándares de medición para cada cantidad y se puede convertir a cualquier otra forma de poder y se puede adoptar internacionalmente.
El vatio está definido por el Sistema Internacional de Unidades (SI), que lleva el nombre del ingeniero escocés James Watt (1736–1819).
La unidad de 1 vatio también se define como 1 julio por segundo y se puede utilizar para expresar la tasa de conversión o transferencia de energía con respecto al tiempo.
Lamentablemente, las matemáticas muy básicas son inevitables, pero intentaré mantenerlas al mínimo.
El voltaje \ $ V_ {AB} \ $ en dos puntos A y B en un circuito es, por definición, el cambio de energía potencial por unidad de carga que sufre una carga eléctrica cuando se mueve de A a B. Por lo tanto, el voltaje la unidad se puede expresar como: volt = julios / coulomb.
La intensidad de corriente \ $ I \ $ es, por definición, la carga que fluye a través de una sección determinada de un conductor en el tiempo de la unidad, por lo que su unidad se puede expresar como: amperio = coulomb / second.
Por lo tanto, si tiene una cantidad de carga Q determinada que se mueve entre A y B durante un tiempo \ $ \ Delta t \ $, sabe que su energía cambia en \ $ E = Q \ cdot V_ {AB} \ $. Dado que la potencia (es decir, el "vataje") es, por definición, la energía por unidad de tiempo, eso significa que la potencia intercambiada en el proceso es:
$$ PAG = \ frac {E} {\ Delta t} = \ frac {V_ {AB} \ cdot Q} {\ Delta t} = V_ {AB} \ cdot \ frac {Q} {\ Delta t} = V_ {AB} \ cdot I $$
Eso significa que se mantiene la misma fórmula para la unidad de esas cantidades:
$$ vatio = voltio \ veces amperio $$
Para expresar los mismos conceptos de una manera más informal: cada vez que un "paquete" de carga se mueve entre A y B, pierde / gana energía. Si multiplicas por el número de cargos, obtienes la energía total intercambiada en el proceso. Si lo divide por el momento en que ocurre el proceso, obtendrá la potencia (promedio) del proceso. Obtendrá el mismo resultado si multiplica el voltaje por la corriente porque las cantidades son las mismas, pero se "mezclan de manera diferente" en las fórmulas (como se mostró anteriormente).
Explicar sin matemáticas es complicado, ya que puedes seguir las definiciones de cada cosa para comprender por qué el voltaje multiplicado por la corriente es igual a la potencia.
1) La potencia es la cantidad de energía que tienes por segundo
$$ \ mbox {1 vatio} = \ frac {\ mbox {1 julios}} {\ mbox {1 segundo}} $$
2) El voltaje es la cantidad de energía que tiene por carga
$$ \ mbox {1 Volt} = \ frac {\ mbox {1 Joule}} {\ mbox {1 Coulomb}} $$
3) Actual es la cantidad de cargos que tiene por segundo
$$ \ mbox {1 Amperio} = \ frac {\ mbox {1 Coulomb}} {\ mbox {1 segundo}} $$
Si multiplicas el voltaje y la corriente, obtienes:
$$ \ mbox {1 Volt} \ times \ mbox {1 Amperio} = \ frac {\ mbox {1 Joule}} {\ mbox {1 Coulomb}} \ times \ frac {\ mbox {1 Coulomb}} {\ mbox {1 segundo}} = \ frac {\ mbox {1 Joule}} {\ mbox {1 segundo}} = \ mbox {1 vatio} $$
Sucede que es así por la forma en que se definen esas tres cosas, eso es todo. No hay lógica mágica detrás de esto.
Medir la corriente es como mirar una sección de un cable y contar la cantidad de cargas por segundo, y medir la potencia es como medir la corriente, pero en lugar de solo contar las cargas, se cuenta la energía de cada carga.
Puede pensar en el producto del voltaje y la corriente como una forma "indirecta" de medir la potencia, ya que no tiene herramientas para contar la energía por segundo, pero tiene multímetros que pueden medir la corriente y el voltaje.
El voltaje es una medida de la energía potencial en cada electrón (qV). Un solo electrón requiere que la energía sea forzada a un voltaje más alto. De manera similar, un electrón que viaja de un voltaje más alto a un voltaje más bajo pierde energía (por ejemplo, como calor en una resistencia). Cuanto mayor es el cambio en el voltaje que experimenta el electrón, más energía libera.
Ahora, corriente es solo la suma total de todos los electrones en movimiento. Así que es el mismo ejemplo que el anterior para cada electrón. Esto es solo la multiplicación por número de electrones por segundo.
Cada electrón proporciona una cantidad de energía (qV). La corriente es proporcional al número de electrones por segundo, por lo que juntos forman la energía total por segundo. Esto es lo que la comunidad científica ha decidido que se llamará vatios (Joules / segundo o Volt-Amps; las unidades se definen de tal manera que se normalizan entre sí: es decir, V = IR y P = VI y F = ma y F = -kx y Q = CV y B = Li - casi todas las ecuaciones básicas carecen de constantes porque las unidades se normalizan a sí mismas)