¿Por qué la salida disminuye en serie?

Ok. Ignoremos completamente el calentador por el momento. Asumamos también una tensión de red de 110V que alimenta la bombilla. También trataremos todos los elementos como resistencias simples sin tener en cuenta los efectos del autocalentamiento (solo para mantenerlo simple y no sobrecargarlo con demasiada información demasiado pronto).

Conocemos el voltaje y sabemos el vataje, por lo que podemos usar: $$ P = \ frac {V ^ 2} {R} $$ O, arreglado para R tenemos: $$ R = \ frac {V ^ 2} {P} $$

Inmediatamente después de eso, debería poder ver que a medida que aumenta P, la R disminuirá proporcionalmente. Aún así, para completar, trabajemos para cada una de las bombillas y el calentador:

Primero sustituyamos en nuestros valores: $$ R_ {100} = \ frac {110 ^ 2} {100} $$$$ R_ {40} = \ frac {110 ^ 2} {40} $$ Calcula esas sumas y obtienes los valores: $$ R_ {100} = 121 {\ Omega} $$$$ R_ {40} = 302.5 \ Omega $$ Así que ahora conocemos la resistencia de los bulbos por sí mismos. Agregue a eso otra resistencia para el calentador. Supongamos que es un calentador de 1KW. Eso, por sí mismo, usando la misma fórmula, nos da: $$ R_H = \ frac {110 ^ 2} {1000} = 12.1 \ Omega $$

Ahora pongámoslo en serie con cada una de las bombillas y resolvamos la energía del calentador. Primero la bombilla de 100W: $$ R_T = 121 + 12.1 = 133.1 \ Omega $$ $$ I = \ frac {V} {R} = \ frac {110} {133.1} = 0.826A $$ $$ P = R \ veces I ^ 2 = 12.1 \ veces 0.826 ^ 2 = 8.265W $$ Ahora la bombilla de 40W: $$ R_T = 302.5 + 12.1 = 314.6 \ Omega $$ $$ I = \ frac {V} {R} = \ frac {110} {314.6} = 0.3497A $$ $$ P = R \ veces I ^ 2 = 12.1 \ veces 0.3497 ^ 2 = 1.479W $$ Así que puede ver una reducción masiva en la salida del calentador con la bombilla de vataje inferior.

El problema es que estás usando la fórmula equivocada para el poder. Una bombilla incandescente suele ser el dispositivo único en un circuito, lo que significa que el voltaje debería ser constante, no la corriente.

Dado que la relación de potencia entre voltaje y resistencia es proporcional al inverso de la resistencia, una potencia más baja significa una resistencia más alta. Como tal, cuando la bombilla de luz de menor potencia se coloca en serie con el otro dispositivo, el divisor de voltaje creado deja caer más voltaje a través de la bombilla y por lo tanto la potencia disponible para el otro dispositivo disminuye.     

La resistencia de una bombilla de filamento no es constante, varía (aumenta) con (aumenta) la temperatura. Una bombilla caliente de 40W puede tener una mayor resistencia que una bombilla fría de 100W.

La bombilla de 100W tiene una resistencia inferior a 40W. Voltaje, potencia y cambio de corriente. En cargas, el valor más constante es la resistencia (con la excepción de las bombillas, donde la resistencia aumenta con el calentamiento). Si desea encontrar una resistencia de trabajo de una bombilla de 100W, I = P / V y luego R = V / I. Pero cuando varias cargas están en serie, Primero agregue las resistencias, luego calcule la corriente, luego la potencia. En cargas, cuanto menor es la resistencia, mayor es la potencia. (inversamente proporcional) Siempre que el voltaje sea el mismo.

Averigua este. Si suministro un calentador con un cable de extensión, cuanto menor sea la resistencia del cable de extensión, menos calor producirá el cable de extensión. Pero a menor resistencia que tiene el calentador, más calor produce el calentador.