La analogía más frecuente para comprender la electricidad es la manguera de agua. Personalmente me gusta esto porque es muy comprensible, pero tengo una pregunta sobre cómo funciona esto con resistencias.
Entiendo que las resistencias limitarán la corriente, lo que debido a la ley de ohmios afectará el voltaje, pero en una manguera, al disminuir el diámetro de la manguera (corriente) aumentaría la presión del agua (voltaje). ¿Me equivoco al entender este principio?
Supongo que este es el fenómeno que estás imaginando:
Usted sostiene el extremo de una manguera de jardín sin nada atado y enciende la espita. Sale un poco de agua, con alto volumen, pero baja velocidad. Luego, restringe el extremo de la manguera con el pulgar. El volumen del agua es menor, pero la presión en la manguera aumenta y se dispara mucho más lejos.
Los sistemas hidráulicos pueden hacer buenas analogías para los sistemas eléctricos. El problema es que no todos los sistemas hidráulicos tienen un análogo eléctrico, y algunas personas apestan al hacer analogías hidráulicas.
Aquí hay un problema con la asignación de este sistema hidráulico a un sistema eléctrico: la carga se conserva , tanto en el universo como Todo, y prácticamente hablando, la mayoría de los circuitos. Con su manguera de jardín, el sistema de agua de la ciudad crea mágicamente un suministro ilimitado de agua, y cuando sale de la manguera y toca el suelo, ya no está en el circuito.
Para obtener el análogo eléctrico de esto, necesitas un circuito capaz de disparar partículas cargadas al espacio. También necesitas algo capaz de suministrar partículas cargadas. Cosas como esta existen (por ejemplo, un CRT arroja electrones a través de un vacío cercano en el revestimiento de fósforo de la pantalla) pero generalmente requieren altos voltajes, y usted no va a construir nada como esto con solo una resistencia y una batería . Si conecta una resistencia a través de una batería, la carga eléctrica se bombea alrededor del circuito. No entra ningún cargo y no sale ningún cargo.
Otro problema: muy comúnmente, los circuitos eléctricos están diseñados para mantener un voltaje constante. El sistema de suministro de agua también está diseñado para mantener una presión (aproximadamente) constante. Sin embargo, como nada (eléctrico o hidráulico) puede suministrar una corriente ilimitada, todos estos sistemas de regulación de tensión / presión tienen límites. En el caso de su manguera de jardín, el sistema de suministro de agua no puede suministrar suficiente agua para mantener la presión en el extremo de la manguera en el objetivo, por ejemplo, 30 psi. Sin nada unido a la manguera, no hay suficiente resistencia para que el suministro trabaje en contra de la presión. Es análogo a un cortocircuito eléctrico.
Si tuviera que bloquear la manguera por completo, encontraría que la presión dentro de la manguera (y de hecho, en todas partes de su sistema hidráulico, si las diferencias de altura son irrelevantes) será de 30 psi. Si abres un poco el extremo, verás que la presión sigue siendo de casi 30 psi. Solo hasta que fluya bastante agua, la presión bajará de 30 psi; esto se debe a que a altas corrientes, la fricción del agua que fluye en la manguera se vuelve significativa, y cada vez se pierde más presión sobre la resistencia de la manguera a medida que aumenta la corriente.
Si quisiéramos modelar eléctricamente el sistema manguera-pulgar, deberíamos tener en cuenta que la manguera tiene algo de fricción. Tal vez algo como esto:
Esto se denomina divisor de voltaje . Cuando su dedo no está en la manguera, (\ $ 0 \ Omega \ $), el \ $ 5 \ Omega \ $ de la manguera es muy importante, ya que es la mayor resistencia del sistema. Cuando su dedo está bloqueando la mayor parte de la manguera (digamos \ $ 1000 \ Omega \ $), entonces el \ $ 5 \ Omega \ $ adicional de la manguera hace muy poca diferencia.
pero en una manguera, disminuir el diámetro de la manguera (corriente) aumentaría la presión del agua (voltaje).
Entonces, con eso explicado, podemos regresar a tu confusión. Depende de donde se mida la presión. Probablemente sepa que si bloquea totalmente la manguera, la presión del agua no aumenta sin límite (¡sus tuberías estallarían!). El uso de tuberías más delgadas o más largas en realidad disminuye la presión del agua disponible en la espiga (o el aparato, o lo que esté conectado), debido a que se pierde más presión debido a la fricción entre el suministro y la espiga. Hay un análogo eléctrico: las corrientes más altas requieren un cable más grueso.
En la analogía del agua, el voltaje se presenta por el nivel del agua, no por la presión (aunque existe una relación entre los dos). Un 12 V a través de la resistencia es equivalente a una diferencia de nivel de agua (por ejemplo) de 12 m entre los extremos de la manguera. Si no hay diferencia de nivel de agua (no hay diferencia de voltaje), entonces no hay corriente, no importa cuál sea la presión.
Toda analogía puede ser peligrosa porque es difícil considerar todas las cosas. Te ayuda a comprender, pero no puedes considerarlo como un modelo perfecto. La resistencia limitará la corriente considerando que tiene un voltaje de fuente fija. El voltaje de fuente ideal no variará.
En la analogía del agua, una resistencia es una constricción en una tubería. Si externamente siempre fuerza una cierta velocidad de flujo (corriente) a través de la tubería, entonces sí, la presión aumentará. Las resistencias reales funcionan de esa manera también. Si siempre fuerza una cierta corriente a través de una resistencia, la tensión (presión) aumentará si la resistencia aumenta.
En el caso de una presión fija (voltaje) a través de los extremos de la tubería, el caudal (corriente) disminuirá a medida que la constricción se hace más estrecha (la resistencia aumenta), al igual que funciona con resistencias reales.
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