¿La corriente importa más que la resistencia al construir circuitos?

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Estoy tratando de entender cómo construir circuitos simples, así como trabajar con Arduino. Mi interpretación es que el voltaje no importa tanto como la corriente que pasa a través de un componente electrónico dado. En otras palabras, si tengo una batería de 100 voltios o una batería de 1 voltio, si tengo suficientes resistencias, mi LED no estallará. ¿Es eso correcto? ¿Realmente nos importa la corriente que pasará por un componente?

Sé que si pongo 8V en el pin de 5V en mi placa Arduino, se romperán algunos componentes. ¿Se debe a que la resistencia en la placa es bastante baja, lo que significa que la corriente que pasa a través de un componente será alta y, por lo tanto, destruirá ese componente?

    
pregunta mergesort

3 respuestas

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Lo que es más importante es un tema subjetivo. El concepto de dualidad es una forma de enmarcarlo: cada cosa eléctrica tiene un dual . Uno de los ejemplos más obvios: los condensadores son el doble de los inductores. Todo lo que es cierto acerca de los inductores (los ideales, al menos) también es válido para los condensadores, si intercambias voltaje y corriente, serie y paralelo.

También hay muchas máquinas eléctricas que tienen doble. Por ejemplo, el altavoz se maneja por atracción magnética o repulsión entre un electroimán ( bobina de voz ) y un imán permanente. Estos son altavoces de baja impedancia (por lo general, \ $ 4 \ Omega \ $ o \ $ 8 \ Omega \ $, lo que significa que un amplificador diseñado para controlarlos se diseñará para emitir una gran corriente a través de un pequeño voltaje. Sin embargo, también hay parlantes electrostáticos que son dispositivos de alta impedancia (\ $ > 10M \ Omega \ $, fácilmente), impulsados con pequeñas corrientes a altos voltajes . En lugar de ser una carga mayormente inductiva, son una carga mayormente capacitiva.

El mundo está lleno de estos duales. Por lo tanto, en lo que respecta a la teoría, la mayoría del voltaje y la corriente pueden intercambiarse y terminas con un circuito o máquina diferente que logra lo mismo.

Sin embargo, vivimos en un mundo sesgado. Las fuentes de voltaje son más comunes que fuentes actuales . Cuando representamos cantidades físicas eléctricamente (como la presión del sonido), tendemos a analizarlas como voltajes, no como corrientes. Cuando pensamos en un actuador mecánico, pensamos en los solenoides magnéticos antes de pensar en los electrostáticos. No estoy completamente seguro de por qué esto es cierto, pero lo es. Tal vez tenga que ver con los aspectos prácticos de construir cosas con los materiales que conocemos. De hecho, he pensado en encuadrarlo como una pregunta en este sitio, pero no se me ocurrió una forma de hacerlo que no fuera demasiado subjetiva.

Esta es la lección que hay que aprender: debido a que las fuentes de voltaje son tan comunes, es común que solo tengas que considerar la corriente, porque el voltaje ya se decidió para ti. Si ha dicho, un Arduino que funciona con un suministro de 5 V, entonces no piensa en el voltaje. El voltaje es de 5 V, y no hay nada que puedas hacer al respecto, si quieres usar ese Arduino. Todo lo que puede cambiar en su diseño es la cantidad de corriente que necesita el suministro de 5 V para proporcionar.

Sin embargo , no hay una diferencia teórica en importancia entre la corriente y el voltaje. Son dos caras de la moneda eléctrica, igualmente importantes. Y, en muchos casos, puedes intercambiar uno por otro. Considera ambos por igual en tu forma de pensar.

    
respondido por el Phil Frost
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No es tan fácil como "la corriente importa, el voltaje no". Dependiendo de las partes involucradas, hay diferentes modos de falla:

Uno de los problemas más comunes es el fallo debido a sobrecalentamiento , lo que significa que los componentes simplemente se funden o queman (pueden encontrarse videos interesantes de resistencias de combustión en YouTube). El sobrecalentamiento es causado por la excesiva potencia que se disipa. En el caso de una resistencia óhmica (como una resistencia estándar, o para la primera aproximación de una lámpara pequeña), la potencia es \ $ P = I ^ 2 * R \ $ o equivalentemente \ $ U ^ 2 / R \ $, por lo que puede míralo tanto desde el lado actual como desde el lado del voltaje.

Como ejemplo simple, considere un dispositivo resistivo que puede disipar 1W de potencia y tiene una resistencia de 100 Ohmios. Eso significa que puedes tener como máximo 10V a través de él. Podría ejecutar este dispositivo desde una fuente de voltaje de 100V, pero necesitaría una resistencia de 900 Ohms en serie, que tendría 90V en su interior y, por lo tanto, disiparía 9W de potencia. Esto no solo reduce la eficiencia de su circuito al 10%, sino que también puede requerir una solución de disipador de calor bastante buena. Si lo ejecuta desde una fuente de alimentación de 1 V, no se sobrecalentará, pero solo tendrá una potencia de salida de 10 mW, que puede no ser suficiente para los fines previstos. Entonces, incluso para un dispositivo realmente simple, no puede elegir arbitrariamente el voltaje de su fuente de alimentación.

Luego hay daños causados por avería eléctrica de los aisladores. Esto se debe a los fuertes campos eléctricos. Por lo general, pensamos que el aire / plástico / epoxi son aislantes, pero solo pueden soportar un determinado campo eléctrico. Por ejemplo, el voltaje de ruptura para el aire es de aproximadamente 3000 V / mm. Esto (además de otros efectos electroquímicos) hace que los condensadores mueran cuando se los somete a un voltaje excesivo.

Los semiconductores como diodos y transistores son más complicados y hay más efectos a considerar. Por ejemplo, la mayoría de los LED no permiten que ninguna corriente fluya a 1V. Necesita un voltaje mínimo para que ellos puedan conducir (y emitir luz) en absoluto.

    
respondido por el us2012
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Hablar de "resistencia" en relación con dispositivos semiconductores como LED y microprocesadores (en el arduino) lo desviará, ya que no se comportan como resistencias. En su lugar, estos tipos de dispositivos tienen un umbral de voltaje y se comportan de manera diferente por encima y por debajo del umbral.

Para los LED rojos, esto es aproximadamente 2V. Entonces, si, por ejemplo, conecta un LED a una fuente de alimentación de banco variable y lo enciende gradualmente, podría observar (valores muy aproximados):

  • 1.5V sin luz, cerca de cero corriente
  • 1.7V luz tenue, pocos flujos de ma.
  • brillo normal de 1.9V, flujo de corriente cerca del valor de la hoja de datos
  • 2.1V brillante, empezando a calentarse un poco
  • 2.3V muy brillante, cambios de color, LED destruido después de poco tiempo

La adición de una resistencia le brinda un sistema con dos componentes que reaccionan de manera diferente al voltaje y la corriente. La resistencia tiene un comportamiento estrictamente lineal (corriente y voltaje exactamente proporcional a la otra) y, por lo tanto, el sistema se estabiliza con una corriente particular a través del LED que es sensible para él.

Algo similar se aplica al voltaje del emisor de base de los transistores bipolares, que generalmente es de aproximadamente 0.7V en una amplia gama de corrientes.

Lo que mata a los microprocesadores cuando se somete a una sobretensión es una no linealidad similar: la corriente que fluye con mayor voltaje será mucho mayor en algún punto interno, que luego se quemará.

(Este efecto puede explotarse de forma selectiva dentro de un dispositivo: algunos dispositivos tienen fusibles programables que pueden quemarse deliberadamente para activar las funciones de seguridad o establecer el número de serie).

Los dispositivos semiconductores pueden construirse para manejar voltajes muy altos (MOSFETS de potencia, IGBT) pero esto los hace grandes y caros.

    
respondido por el pjc50

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