Mi intento: de acuerdo a mí, la mitad dividida por la mitad y cada bombilla obtiene 100 V y produce 100 vatios.

Eso es correcto. Para dos lámparas idénticas en serie, el voltaje se divide equitativamente entre las dos lámparas. Eso significa que cada lámpara tiene su potencia nominal de 100 vatios, y por lo tanto produce 100 vatios. Potencia total para dos lámparas, 200 vatios.

Con respecto a su duda 2. Creo que su comprensión es errónea. Para encontrar cómo se divide el voltaje entre las bombillas en la conexión en serie, primero debe encontrar las resistencias de las bombillas. El hecho de que ambas sean bombillas de 100 V, no significa que bajarán de 100 V a 100 V cada una cuando la tensión de alimentación sea de 200 V. La potencia nominal de la bombilla también debe ser considerada. Si la tensión nominal de la bombilla es V, y la potencia nominal es P, entonces la Resistencia de la bombilla = \ $ R = V ^ 2 / P \ $. Ahora puede usar la fórmula del divisor de voltaje para encontrar las caídas de voltaje respectivas en las bombillas y la potencia que le otorgan. De todos modos, en este caso, ambas bombillas tienen el mismo voltaje y potencia nominal, por lo que ambas bajarán 100 V cada una en conexión en serie, y por lo tanto ambas generarán 100 vatios.

  

Dos lámparas de 100W, 100V están conectadas en serie a través de una fuente de alimentación de 200V. ¿La potencia consumida por cada lámpara en vatios será?

Suposiciones

Primero, uno debe asumir que "lámparas" significa su bombilla incandescente y que son físicamente idénticas. Si las bombillas son alguna otra tecnología, la respuesta simple podría no aplicarse.

Respuestasimple

Unabombillaincandescenteessimplementeunpedazodecabledelgadoquetieneunaresistencia.Cuandoseaplicaunvoltajealabombilla,lacorrientepasaatravésdeesaresistenciaysecalienta.Cuandohacemuchocalor,emiteluz.

Ensupuntodefuncionamientonominal,unabombillade100W,100Vtieneunaresistenciade\$Volts^2/Power\$.Ensuejemplo\$100^2/100=100\Omega\$.

Comotal,condosbombillasidénticasenserie,tieneuncircuitodivisordevoltajesimplecomoeste.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Como cada lámpara ve 100V, cada una disipará 100W.

Respuesta más complicada

Si usa un medidor de ohmios y mide la resistencia de una bombilla fría de 100W / 100V, encontrará que la resistencia no se acerca a \ $ 100 \ Omega \ $, de hecho, será mucho menos.

Esto se debe a que, cuando está frío, tiene una resistencia baja. Como parte del proceso de calentamiento, la resistencia del alambre aumenta. Esto se muestra en el gráfico a continuación para una bombilla diferente.

Esosetraduceenunarelacióndevoltaje/corrienteenestadoestablecomosemuestraaquí.

Ahora,cuandotomadosbombillasylasponeenserie,latensióndealimentaciónsecomparteentreellascomodescribimosanteriormente.Entonces,siunotienemásvoltiosatravésdeél,elotrotieneproporcionalmentemenos.Luego,puedetrazarelefectoutilizandoungráficocruzadocomoeste.

Comopuedever,lasdoscurvassecruzan,esdecir,lacorrienteenambaslámparasesigual,enelvoltajemedioyenelsistema.Siunladotomarademasiadovoltaje,suresistenciaaumentaría,mientrasqueelotrodisminuiría,devolviéndoloalequilibrioparaquecadabombilladisipelamitaddelapotenciatotal.

Porsupuesto,enrealidadlasbombillasnuncaseránidénticas.Cadaunoestaráenalgúnrangodetoleranciadefabricación.Sinembargo,seequilibraránenalgúnlugarcercanoalpuntomedio.

¿Porquéimportaeso?

Notaenmissuposicionesdijedosbombillasidénticas.Lascaracterísticastérmicasdelabombilladependendelanaturalezafísicadelabombillaydecómoestámontadaoencerrada.

Cuandoseenciendenporprimeravez,silasdosbombillassonfísicamentediferentesoestánmontadasyencerradasdemaneradiferente,cadaunatomaráuntiempodiferenteparaalcanzarsutemperaturadefuncionamiento.Comotal,elgráficodecrossovercambiainicialmente.

Observeahoraqueelpuntodeequilibriodondeambosestántomandolamismacorrienteledaaunabombillaunaproporciónmuchomayordelvoltaje.

Coneltiempo,todoseasentaráenelpuntodefuncionamientonormal,sinembargo,labombillaquesecalientamásrápidosesobrecargaráduranteelarranque,parpadearámuyintensamenteypuedequemarse.

Otrastecnologías

Debidoaloquemencionéanteriormente,puedeverquelaspropiedadestérmicasdeltipodelámparasonimportantes.Otrastecnologíaspuedenactuardemaneramuydiferenteconunalámparaquerobatodalaenergía.

Enparticular,laslámparasLEDpuedennofuncionardelaformaesperada.

Comolossemiconductoresengeneraltienenuncoeficientederesistenciaalatemperaturanegativo,loquesignificaquesevuelvenmásconductores/menosresistentesamedidaquesecalientan,elefectodeequilibriotérmicoyanoestádisponible.Peoraún, fuga térmica puede ocurrir. Como tal, cuando se utilizan LED de alta potencia en serie, es muy importante que estén acoplados térmicamente para que se mantengan cerca de la misma temperatura.