¿Por qué la ley de Ohm no funciona para las aspiradoras?

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He estado aprendiendo acerca de la ley de Ohm y probando la resistencia en el enchufe de los electrodomésticos de mi hogar y calculando la corriente.

Por ejemplo, mi hervidor era de 22 ohmios (10.45 amperios) y está protegido por un fusible de 13 A.

Esto tiene sentido, y estoy de acuerdo con eso, pero luego probé la aspiradora que tenía una resistencia de 7.7 ohmios que equivale a 29.8 amperios que seguramente deberían quemar el fusible de 13 A, pero no es así. Ahora he probado dos aspiradoras diferentes que tienen la misma pequeña lectura de resistencia en vivo y neutral.

Seguramente esto sería un cortocircuito directo, pero funciona bien, ¿cambia la resistencia o qué?

    
pregunta Dominic Edwards

8 respuestas

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Los 7.7 ohmios que midió es la resistencia de bobinado del motor. Pero ese no es el único factor que determina su corriente de operación.

Su aspiradora podría acercarse a los 30A calculados, se aplica la energía instantánea, pero tan pronto como el motor comienza a girar, genera un voltaje que es proporcional a la velocidad (llamada de nuevo emf) que se opone al voltaje aplicado, disminuyendo La tensión neta disponible para conducir la corriente a través de los devanados. A medida que aumenta la velocidad del motor, la corriente (y, por lo tanto, el par motor producido por el motor) disminuye, y la velocidad se establece en el punto donde el par motor producido coincide con el par requerido para impulsar la carga a esa velocidad.

Los fusibles no se funden al instante. Pero si tuviera que bloquear el motor para que no pudiera girar, ese fusible no duraría mucho.

    
respondido por el user28910
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Una aspiradora no es una resistencia, y el voltaje de línea de la salida no es DC (corriente continua) . La ley de Ohm se aplica a los resistores y DC. La ley de Ohm no se aplica directamente a su motor conectado a una fuente de AC (corriente alterna) .

Para los motores, debe observar las reglas de corriente alterna e inductores. Son mucho más aplicables a su caso.

    
respondido por el JRE
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"Resistencia" es para circuitos de corriente continua. Si bien la resistencia sigue desempeñando un papel en la CA, también hay otra característica para los circuitos de CA llamada "Reactancia", que en realidad es solo resistencia a la corriente alterna. La "reactancia" se proporciona mediante inductancia y capacitancia y cambios con la frecuencia, según las siguientes fórmulas:

$$ X_L = 2 \ pi f L $$ $$ X_C = \ frac {1} {2 \ pi f C} $$

donde \ $ X_L \ $ es reactancia inductiva (en ohms), \ $ X_C \ $ es reactancia capacitiva (en ohms), \ $ f \ $ es frecuencia (en Hertz), \ $ L \ $ es inductancia ( en Henrys) y \ $ C \ $ es capacitancia (en Farads).

Juntos, la resistencia y la reactancia (ya sea inductiva o capacitiva) se convierten en un número complejo de la forma

$$ Z = R \ pm jX $$

donde \ $ R \ $ es la resistencia, \ $ j \ $ es un número imaginario (\ $ \ sqrt {-1} \ $), y \ $ X \ $ es la reactancia. El número complejo resultante se llama "impedancia", indicado por la letra \ $ Z \ $, que afecta el consumo actual de su dispositivo. Puede usar \ $ Z \ $ en lugar de \ $ R \ $ en cualquier lugar de la ley de Ohm y funcionará, pero debe hacer los cálculos correctamente con los números complejos. Sin embargo, es un poco más difícil porque hay mucho más en un motor que solo inductancia, por ejemplo. Los propios devanados tienen capacidad y resistencia, por lo que puede ser difícil encontrar todas las variables necesarias para calcular con precisión la corriente.

    
respondido por el DerStrom8
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"¿Cambia la resistencia o qué?"

La respuesta corta es sí ...

La respuesta larga es mucho más compleja, pero no te confundiré con los detalles.

En una cáscara de nuez, su aspiradora tiene bobinas magnéticas en ella. Las bobinas y especialmente los motores son cargas complejas , no simplemente resistivas como su hervidor. Estas cargas son especialmente sensibles a la corriente alterna. Eso produce una "resistencia efectiva" que es MUCHO, MUCHO más grande que la resistencia de CC que mides con tu multímetro.

Y sí, no lo has preguntado todavía, pero cuando lo enciendes por primera vez, el aumento de corriente inicial puede ser GRANDE.

Sin embargo, la resistencia efectiva aumenta muy rápidamente a medida que el motor arranca. El aparato está diseñado para que la sobrecarga sea muy corta, lo suficientemente corta para que el fusible no tenga tiempo de calentarse y fundirse.

Aunque en algunos países, como en la mayoría de los países de América del Norte, es posible que note que las luces del mismo circuito se atenúan brevemente cuando se enciende el "aspirador".

Sin embargo, detener el motor PUEDE, crear algunas corrientes carnosas. Cuando atrapa el borde de la alfombra con la aspiradora y el motor comienza a lloriquear ... apáguelo.

    
respondido por el Trevor_G
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Los motores crean una tensión opuesta a la fuente, Back EMF. Así que la ley de Ohm funciona, pero no es solo la resistencia y el voltaje de la fuente en la ecuación.

    
respondido por el Gregory Kornblum
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¿Por qué la ley de Ohm no se aplica a las aspiradoras?

No funciona esencialmente por la misma razón por la que las leyes de Newton no funcionan para resistencias (si aplica una fuerza \ $ F \ $ a una resistencia de masa \ $ m \ $ que se suelda en un circuito , la resistencia no acelerará con \ $ a = F / m \ $, ya que las juntas de soldadura lo retendrán) . O, como un ejemplo aún más absurdo, por el mismo motivo Las leyes de robótica de Asimov no funcionan para los cuerpos celestes.

Todas las leyes, ciertamente todas las leyes físicas , solo funcionan para un entorno particular y bien definido. La ley de Ohm (en su forma más simple, que es lo que supone un multímetro) funciona para resistencias idealizadas . Sucede que un hervidor de agua se comporta como una resistencia idealizada y, obviamente, las resistencias que utiliza los circuitos electrónicos también lo hacen. Pero a priori, no hay absolutamente ninguna razón para pensar que un componente dado y desconocido debe obedecer la ley de Ohm, como si no hubiera ninguna razón para suponer que las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario deberían ser válidas para su hervidor de agua.

Solo en unos pocos casos, uno descubre que una ley que funciona para algún objeto físico A resulta que también funciona para un objeto completamente diferente B . Esos incidentes son los momentos realmente emocionantes en la física, como cuando Einstein propuso que invarianza de Lorentz , que en primer lugar se conocía como propiedad. De las leyes de la electrodinámica de Maxwell, también se aplica a los cuerpos masivos. Que esta predicción injustificada resultó ser verdadera es lo que hace de la teoría de la relatividad una teoría física adecuada , en oposición a solo una ley, como la ley de Ohm, que es solo una descripción de que, bueno, resistencias hacen

Bueno, en un nivel, las leyes de Newton do funcionan para resistencias: si aplica una fuerza a esa resistencia, lo hará acelera muy brevemente hasta que las juntas de soldadura apliquen una fuerza contraria que lo retiene. Todas las fuerzas juntas, la ley de Newton se se cumplen nuevamente. De manera similar, incluso una aspiradora puede en realidad, en un sentido generalizado, cumplir la ley de Ohm, si considera las inductancias del motor como impedancias / reactancias adicionales (imaginarias). Esos simplemente no son visibles para su multímetro, al igual que las uniones de soldadura que sujetan su resistencia hacia abajo no son visibles para el tipo que las pesó antes de incluirlas en el circuito.

Sin embargo, eso no es completamente cierto: de hecho, la resistencia depende de la temperatura, que también está influenciada por la corriente; y hay efectos más complicados como Johnson noise . En un sentido suficientemente pedante, las resistencias no no obedecen la ley de Ohm!

    
respondido por el leftaroundabout
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La ley de Ohm puede considerarse una relación exacta cuando se trata de resistencias ideales, o una aproximación cuando se trata de resistencias no ideales o parte de un conjunto general de "leyes" cuando se trata de resistencias más "otra cosa" o con resistencias que se ven afectadas significativamente por su entorno de alguna manera.

La ley de Ohm siempre se aplica a las cosas a las que debe aplicarse -
Es decir, a resistencias invariantes puras.

Si no funciona para una 'cosa', entonces la cosa no es una resistencia invariante pura.
Puede ser

  • una resistencia más inductancia, o
  • una resistencia afectada por el voltaje aplicado o
  • actual o
  • campo eléctrico o
  • efectos térmicos o
  • ....

En el caso de un motor de aspiradora, usted "ve" un inductor de campo, más un inductor de rotor, más la resistencia de ambos más una cierta resistencia del cableado. La CA aplicada tiende a verse más afectada por la inductancia que por la resistencia.

respondido por el Russell McMahon
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Un motor tiene bobinas y por lo tanto posee inductancia. La inductancia siempre trata de oponerse a la causa que la produce back emf. El motor también tiene la capacidad de girar. Por lo tanto, el motor gira en una dirección que se opone al cambio en el campo magnético o la corriente debido al cambio de corriente alterna.

Por lo tanto, la corriente alterna está obstruida tanto por la parte trasera como por el giro del motor. Así, aunque la resistencia es pequeña, la obstrucción al flujo de corriente es alta. Esta es la razón por la que la corriente consumida es muy alta cuando el motor está atascado y mientras está arrancando (inistialmente en reposo, por lo tanto, no hay rotación para bloquear la corriente de cambio).

    
respondido por el Vishnu Sukumaran

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