No entiendo qué es realmente el poder

Puedes pensar en lo que sucede con el flujo de electrones en el cable. Aunque no es cierto, trate de pensar en el electrón como una partícula mecánica. Cada vez que intenta moverse dentro del cable, golpea algo y esa colisión genera calor. Así que puedes pensar en una energía que se transfiere de la energía cinética del electrón al calor (por lo que la velocidad del electrón cae en ese momento). Por lo tanto, los electrones no tienen una velocidad constante todo el tiempo, aunque podemos decir que tienen una velocidad promedio y esta velocidad promedio depende de la resistencia del cable, que es precisamente este obstáculo que el electrón golpea.

El cable no se calentaría si no tuviera ninguna resistencia. Por lo tanto, el cable no consumirá energía.

Cuando duplica el voltaje y también la resistencia, puede pensar que el campo eléctrico dentro del cable es más alto, por lo que el electrón puede alcanzar una velocidad más alta que con un voltaje más bajo. Pero también la resistencia es mayor, por lo que puede golpear sus obstáculos de una manera más fuerte. Por lo tanto, la velocidad promedio puede llegar a ser la misma (la corriente es la misma) aunque ahora estás disipando más calor porque las colisiones son más fuertes.

Esta es una manera muy burda de pensar, pero puede ayudarte a imaginar por qué las cosas son como son por algunas analogías.

También, puedes pensar el poder como julios por segundo (vatio). Entonces se relaciona alguna unidad de energía por tiempo. En el ejemplo de la ley de ohmios, se aplica a la disipación de calor. En otras palabras, cuánta energía se desperdicia en calor en todo el cable. Si piensa en sistemas mecánicos, la potencia puede representar la cantidad de energía necesaria para mover algo (puede calcular su energía cinética mínima para lograr la velocidad deseada y calcular la cantidad de energía que debe transferir a este objeto para alcanzar esa velocidad). Entonces, como el poder está directamente relacionado con la energía, puedes pensar que la energía siempre se está transfiriendo de una manera a otra. El poder puede indicar qué tan rápido pasan estas cosas.

Para una analogía mecánica, piense en la resistencia eléctrica como fricción mecánica, el voltaje en fuerza y la corriente en velocidad .

Suponga que hay un objeto, sujeto a fricción, que se mueve con una velocidad constante (esto es análogo a un circuito resistivo con una corriente constante).

Debe haber una fuerza aplicada (análoga a una fuente de voltaje) y una fuerza de fricción opuesta (análoga al voltaje a través de la resistencia).

Ahora, como seguramente habrá observado, la fricción convierte energía cinética a energía térmica (piense en cómo se calientan los frenos cuando detiene su automóvil rápidamente desde una velocidad alta) .

La potencia asociada es la tasa de esta conversión de energía; es la cantidad de energía cinética que se convierte en energía térmica por segundo .

Es fácil demostrar que la potencia asociada con una fuerza de fricción \ $ F_f \ $ y una velocidad v viene dada por:

$$ P_f = F_f \ cdot v $$

Esto debería ser intuitivo para ti. Si mueves las manos lentamente, no sentirás mucho calor. Si mueves las manos rápidamente juntas, puedes calentarlas rápidamente.

La fuerza de fricción está dada por:

$$ F_f = \ mu \ cdot v $$

donde \ $ \ mu \ $ es el coeficiente de fricción. Esto es análogo a la Ley de Ohm

$$ V = R \ cdot I $$

Finalmente, respondamos tu pregunta:

  

Porque si doblo la presión y doblo la resistencia, la   La corriente se mantiene igual. Pensaría que esto significaría que el calor   La disipación se mantendría igual.

     

Pero el poder se duplica. Entonces, ¿qué significa eso realmente? ?

En nuestra analogía mecánica, ¿qué sucede si duplicamos la fricción (que es análoga a duplicar la resistencia) y asumimos que la velocidad del objeto sigue siendo la misma (que es análoga a la corriente que permanece igual) )?

La fuerza de fricción se duplica y, por lo tanto, la potencia debida a la fuerza de fricción se duplica .

Mecánicamente, esto es intuitivo. Si está en un automóvil a una velocidad constante y la fricción de giro se duplica repentinamente, deberá duplicar la potencia del motor (presione el pedal del acelerador más fuerte) para mantener su velocidad .

La potencia es ante todo una tasa de cambio en la energía. Si la energía fuera dinero, entonces la pérdida de potencia serían sus gastos mensuales, y la potencia ganada serían sus ingresos mensuales. Si ambos son iguales, entonces no hay cambio de energía neta cada mes.

¿Pero qué es realmente la energía? La energía es lo que necesita para trabajar, como levantar algo pesado (contra un campo gravitatorio), o separar dos imanes (contra un campo magnético), o desplazar partículas cargadas (contra un campo eléctrico). Este último ejemplo es el que se aplica en la electricidad básica.

Por lo general, puede definir algún tipo de partícula que es sensible y puede desplazarse al estar dentro de un campo, y un campo es solo una forma de visualizar y cuantificar dentro de los grados de libertad de esta partícula (como las coordenadas espaciales). qué tan fuerte y en qué dirección se empuja.

Así que mover físicamente esta partícula a través del campo requiere energía. Si define un punto A arbitrario dentro del campo y calcula la energía para llevar una partícula a otro punto B, podría decir que el punto B tiene un potencial igual a esta energía. Dado que A era arbitrario, solo tiene sentido hablar de posibles diferencias.

En el contexto de un campo eléctrico, la sensibilidad de las partículas (como los electrones) a este campo se llama carga, y las unidades se llaman Coulombs. Así que el potencial tiene unidades de energía / carga, o [Joules] / [Coulomb], que es lo mismo que Voltage .

Entonces, si tiene una diferencia de potencial entre los puntos A y B en un circuito (un voltaje), y hay una cierta cantidad de carga que va de A a B a una cierta velocidad (una corriente), entonces hay una Tasa de energía utilizada (potencia). Realmente no importa cómo pasaron del punto A al punto B (a través de un cable, resistencias, diodos, transistores, aire, lápiz, etc.), todo lo que importa es el voltaje y la corriente, y la potencia es su producto:

$$ Potencia = Voltaje \ cdot Corriente $$

Puedes comprobar las unidades:

$$ \ frac {[Joules]} {[Second]} = \ frac {[Joules]} {[Coulomb]} \ cdot \ frac {[Coulombs]} {[Second]} $$

Cuando hablas de resistencia, solo hablas de cómo un material afecta la cantidad de corriente que lo atraviesa, dada una diferencia potencial, pero solo las resistencias tienen una relación lineal tan simple, por lo que \ $ P = V ^ La relación 2 / R \ $ que estaba implícita en su pregunta no es cierta para ninguna otra cosa que no sean resistencias idealizadas, y esa ecuación de potencia es solo un resultado de su propiedad de la corriente que es directamente proporcional al voltaje entre ellas. La buena noticia es que esto puede ser parte de un modelo de muchos dispositivos reales en puntos operativos específicos, por lo que es un concepto muy útil, solo quiero aclarar que no es un modelo completo de ningún dispositivo real. En otras palabras, \ $ P = V \ cdot I \ $ es universal, \ $ P = V ^ 2 / R \ $ no lo es.

Esperemos que a estas alturas ya esté claro por qué sin corriente no puede haber ningún poder (no se está desplazando ninguna partícula cargada, por lo que no se está trabajando), y por qué el poder no depende solo de la corriente ( mover cargas a través de cero potencial no requiere ningún "esfuerzo"). Realmente se trata de la cantidad de cargas que mueves por unidad de tiempo y de la diferencia potencial.

Por definición, potencia ES la velocidad a la que se transfiere o varía la energía.
Si toma eso como un elemento fundamental, todas las demás preguntas deben tener sentido con respecto a esto.
Si la pregunta no "respeta" esa definición, entonces la pregunta no tiene sentido.
Tratar de entender las respuestas a preguntas sin sentido está lleno de peligros :-).

  

No puede provenir de la presión, el voltaje, porque si lo hizo, la válvula debería estar extremadamente caliente si simplemente hay suficiente agua en el más alto de los dos tanques, ejerciendo mucha presión sobre la válvula.

Tienes presión pero no hay flujo. La energía no se está transfiriendo, no se requiere energía.

  

He leído que el calor proviene del flujo real de electricidad, la corriente. Al principio esto parece intuitivo. Pero luego paso a considerar qué es el poder. Aquí es donde comienza la confusión. Porque si doblo la presión y doblo la resistencia, la corriente permanece igual. Pensaría que esto significaría que la disipación del calor se mantendría igual.   Pero el poder se duplica. Entonces, ¿qué significa eso realmente entonces?

Sigue la energía.
Como I = V / R = 2V / 2R, la corriente no cambiará cuando V y R se dupliquen.
PERO la energía requerida para empujar la misma corriente a través de una tubería del doble de resistencia es doble. Si?
es decir, el doble de presión y resistencia - > la corriente es la misma pero el flujo de energía se duplica, por lo que la potencia se duplica.

Ten en cuenta que Power

= VI = V ^ 2 / R = I ^ 2R.

Estas fórmulas son funcionalmente idénticas y son intercambiables.
Puede pasar de uno a otro simplemente sustituyendo variables.
Si cualquiera de ellos tiene sentido para usted, el resto se puede derivar de él simplemente insertando variantes para las variables basadas en la ley de Ohm.

por ejemplo,
P = V x I Pero V = IR
Así que P = IR x I = I ^ 2R

P = I ^ 2R Pero I = V / R Entonces P = (V / R) ^ 2 = V ^ 2 / R

Si estás contento con que el poder sea "explicado" por cualquiera de VI o V ^ 2 / R o I ^ R, lo anterior te permite demostrar que los demás son idénticos.

P = V x I
La tasa de energía es proporcional a la cantidad de material que se empuja y lo fuerte que se empuja.

P = I ^ 2R
La tasa de energía es proporcional a la cantidad de material duro que se está empujando, PERO al cuadrado de la cantidad de material que se está presionando porque al duplicar la cantidad de material que se empuja a través de una tubería determinada, no solo obtienes twie como Muchas cosas por vez, PERO es el doble de difícil empujarlo.

P = V ^ 2 / R
La tasa de energía es proporcional al cuadrado de la fuerza de empuje, PERO inversamente proporcional a lo difícil que es empujarlo.
1 / R es fácil ya que requiere menos esfuerzo = menos energía.
Si duplica la fuerza utilizada, dobla la cantidad de fuerza utilizada, de modo que la tasa de energía aumenta, PERO la tasa de flujo también se duplica (I = V / R), por lo que tiene que presionar el doble de la fuerza, por lo tanto, V ^ 2 término.

Todo tiene sentido.
Todo es consistente.
Todo se puede convertir entre varias formas de decirlo.
Cada vez que alguno de estos 3 no parezca ser verdadero, ataque la "razón" de que no lo parece y encontrará que el razonamiento tiene una falla.
por ejemplo, en el primer ejemplo dado no hubo flujo de corriente, por lo que no se transfiere energía, por lo tanto no hay potencia.