¿Cómo se convierte la energía eléctrica en los circuitos en calor?

Answer 1

Toda la energía que ingresa a un dispositivo desde las baterías o el cable de alimentación se disipa en forma de energía de calor.

La energía que entra a través de una fuente de alimentación a menudo se regula y luego se suministra a los circuitos. La fuente de alimentación disipa toda la ineficiencia: la diferencia entre la potencia de entrada (por ejemplo, 120 V a 1 amperio de CA o 120 vatios, y la salida de CC al circuito (por ejemplo, 12 V a 8 amperios o 96 vatios) donde la diferencia es de 24 vatios, se convierte en calor disipado por el módulo de fuente de alimentación, a través de sus disipadores de calor y aletas y ventiladores.

De los 96 vatios entregados, la mayor parte de ese calor será disipado por los circuitos mismos … chips y resistencias individuales y todo disipará el calor en vatios proporcional a la potencia que utilizan. Los transformadores y otros pasivos disipan energía de acuerdo con sus eficiencias: la energía perdida por la resistencia de CC en el transformador o las corrientes parásitas se convierte en calor.

Ahora tenga en cuenta que el aumento de temperatura de una parte depende tanto de la potencia disipada como de la resistencia térmica, por lo que una gran placa de metal o aletas pueden hacer que algunas partes se sientan más frías a pesar de que disipan más calor que otras partes.

Finalmente, la energía que se emite o irradia desde la unidad a otro lugar no aumenta el calor del dispositivo. Ejemplos son luces externas y calentadores y motores, energía de sonido y energía y luz de RF. Esos disipan energía en el punto de uso o incluso en el caso de la luz y la RF, por los elementos que golpean que pueden absorberla.

Answer 2

La corriente en una resistencia eléctrica genera calor. La “corriente” es un flujo de portadores de carga, nominalmente electrones. A medida que fluyen, su movimiento tiende a verse impedido por >> colisiones << con átomos y moléculas, las colisiones ocurren más fácilmente si la estructura del "conductor" es de alguna manera más irregular, ya sea porque el conductor es una "aleación" de metales diferentes, o tal vez como resultado de una estructura "cristalina", con paredes e interfaces irregulares, en el metal.
Estas colisiones, al igual que las colisiones de automóviles, redistribuyen la energía cinética, en el caso del conductor, de los electrones a las moléculas constituyentes del metal. Las colisiones tienden a ser aleatorias, y la energía cinética resultante que se imparte a las moléculas también tiende a ser aleatoria en cuanto a la dirección y la cantidad, por lo que equivale al “calor” mismo.
Pero a temperaturas suficientemente bajas, y en algunos metales, el flujo de electrones se vuelve más organizado y “parecido a un desfile”. La probabilidad de colisiones cae dramáticamente, y se establece un fenómeno llamado “superconductividad”.
En esa situación, una corriente iniciada en un conductor circular tan simple como un anillo de plomo (como un plomero podría usar para una lavadora), seguirá fluyendo durante >> semanas <<, o mientras se mantenga esa temperatura baja. La corriente se puede iniciar simplemente> sacando genera <.
Alcanzando un poco para una metáfora, es como si ese pequeño electrón pobre solo tuviera “centavos” de energía para gastar, y se encontrara en una habitación llena de máquinas tragamonedas que requieren que se depositen monedas de cinco centavos y monedas de diez centavos.

Answer 3

La resistividad es una restricción para que los electrones fluyan, lo que implica que las interacciones de un electrón a un átomo aumentan, la temperatura podría considerarse un estado de vibración de los átomos y el calor aumenta la temperatura, al cruzar notas parece que los átomos se sacudieron por la deriva de los electrones.

Hay electrones normales que deambulan entre los átomos y la temperatura es una medida de cuán agitado está el sistema, agregando deriva a los electrones sacude la malla de los átomos aumentando su temperatura.

Hay otros fenómenos que producen calor, histéresis de dipolos magnéticos o eléctricos, parte de la energía utilizada para cambiar la dirección del dipolo se pierde y se transfiere al átomo como energía cinética que, a su vez, se convierte en excitación de malla o aumento de temperatura.

Answer 4

La respuesta clásica a esto es el modelo Drude – Wikipedia

En este modelo, la corriente dentro de un conductor se considera como electrones que se mueven entre la red atómica impulsada por la diferencia de potencial, que interactúan con los átomos que los golpean como los pinballs.

El impulso de los electrones se transfiere parcialmente a los átomos mediante estas interacciones que, a su vez, aumentan su oscilación térmica.

Por lo tanto, es una interacción mecánica microscópica que convierte (parcialmente) la energía eléctrica en calor.

Answer 5

Como otros han explicado, cuando la corriente pasa a través de una resistencia, se genera calor. Sin embargo, aún puede preguntarse por qué, en los circuitos digitales, debe haber corriente y resistencia. La razón es que los cambios de estado en los circuitos digitales serían imposibles, y los cambios de estado son esenciales para su función útil. Para obtener información sobre esta necesidad de corriente y resistencia durante el cambio, puede leer sobre CMOS.

Answer 6

El calentamiento es causado por interacciones entre los electrones en movimiento y los átomos que forman el cuerpo del conductor. Los electrones en un circuito eléctrico son acelerados por un campo eléctrico y tienen energía potencial electrostática. Cuando los electrones chocan con los átomos en el conductor, las partículas se dispersan y su movimiento se vuelve aleatorio y, por lo tanto, térmico, creando fricción y aumentando la temperatura del sistema a medida que continúan moviéndose a través del circuito.

Answer 7

A un nivel que agita muy bien las manos (que con suerte es lo que buscabas) es porque los electrones que transportan la corriente chocan aleatoriamente en los núcleos que forman la columna vertebral del conductor, y así aumentan la energía térmica promedio. (Por supuesto, en un conductor ideal, los electrones no chocan con los núcleos, y en un aislante ideal los electrones no se mueven en absoluto, pero donde se aplica la ley de Ohm, estás en algún lugar en el medio).

Answer 8

Los electrones en la corriente rozan contra los átomos y la fricción sale como calor.

(Esto pretende ser una broma, pero es cierto si definimos ‘fricción’ con un significado más amplio de lo habitual).