En la escuela, nos enseñan que el voltaje (diferencia de potencial) es el mismo a través de un cable. Pero también se nos enseña que debe haber una diferencia potencial para que fluya la corriente. Entonces, ¿cómo o por qué fluye la corriente a través de un cable?

En clase, tratamos con componentes ideales. Fingimos que el voltaje en cada punto de un cable es el mismo para simplificar las cosas y facilitar su aprendizaje.

Pero el cable real tiene resistencia, incluso si es muy bajo.

El potencial NO es el mismo en todas partes en un cable cuando circula corriente. El voltaje, la resistencia y la corriente aún obedecen la ley de Ohm en un cable. El cable tiene una resistencia muy baja, por lo que hay muy poca caída de voltaje para niveles razonables de corriente.

Pero si está trabajando con corrientes altas y / o cables muy largos, puede ser muy importante. Una de las cosas con las que debe lidiar un técnico en ingeniería eléctrica, al diseñar el cableado comercial, es la caída de voltaje del transformador en el edificio a cargas muy grandes como motores o calentadores grandes. Es posible que tengan que ejecutar varios conjuntos de cables paralelos para obtener una resistencia lo suficientemente baja como para que el voltaje no caiga por debajo del mínimo requerido para la carga.

Y cuando se le envía energía desde la estación generadora, hay una gran cantidad de cable entre usted y la estación eléctrica. Entonces hacen cosas como aumentar el voltaje a niveles muy altos, de modo que la corriente es mucho más baja. Las pérdidas resistivas en el cable se deben a la corriente, por lo que cuanto menor es la corriente, menos pérdidas se deben a la resistencia. Es un poco más complejo que eso, pero lo dejaremos así. Luego, otros transformadores reducen el voltaje para que se envíen por la ciudad, y más transformadores lo reducen aún más para cada vecindario.

Pero cada transformador de vecindad debe seleccionarse en función de qué tan lejos está de la subestación y qué cargas se esperan, ya que debido a estas cosas, no todas las líneas eléctricas aéreas tienen el mismo voltaje o tienen el mismo voltaje en todos los puntos a lo largo de ellas.

Como puede ver, el voltaje no es el mismo a lo largo de un cable cuando la corriente fluye. Inicialmente, entonces, cuando la carga está unida, fluye algo de corriente, bajando el voltaje en ese extremo del cable lo suficiente como para alcanzar un equilibrio donde solo hay suficiente caída de voltaje a través del cable para empujar suficiente corriente para el voltaje y la resistencia en el fin de carga.

Te enseñaron una aproximación, cuando tu maestro dijo que la diferencia potencial es la misma en todas partes. En realidad, hay una resistencia muy pequeña asociada con un cable metálico, por lo tanto, habría una caída de voltaje muy pequeña a través del cable. En cuanto a cómo fluye la corriente, se acumulan muy pequeñas cargas superficiales en la superficie del conductor para dirigir el flujo de electrones y mantenerlos dentro del metal 1.2.3. Distribución de las cargas superficiales en los conductores que transportan corriente (PS también puede leer Fundamentals of Physics de Resnick Halliday en el capítulo de flujo de corriente) Estas cargas se acumulan en nanosegundos después de aplicar un voltaje entre los extremos del conductor. Aún más interesante es el hecho de que en una curva en el conductor, habrá más densidad de carga superficial en la superficie de salida que en la interna. Estas cargas superficiales también existen en la interfaz entre otros componentes (como resistencias) y los cables metálicos. Página en astrophysik.uni-kiel.de Además, para el flujo de corriente CA debe recordar que las cargas fluyen sobre o cerca de la superficie del conductor. Hay un parámetro asociado con esto llamado profundidad de la piel. Efecto de piel Si desea una comprensión aún más rigurosa de cómo fluye la corriente en realidad o carga el transporte, tendría que estudiar en profundidad la física del estado sólido.

Hay una diferencia de potencial, pero generalmente es muy pequeña. La diferencia es causada por el efecto Joules, que disipa la energía en el cable. Probablemente conozcas la famosa fórmula U = RI. En un cable, la resistencia R es muy pequeña, por lo que para una corriente I dada, la diferencia de potencial U también será muy pequeña, mucho menor que la diferencia de potencial sobre una resistencia o una bombilla, por ejemplo.
La potencia liberada por el efecto julios, manifestada por el calentamiento del cable, es P = UI. Como I = U / R, tenemos P = U ^ 2 / R. Es por eso que cuando une directamente los terminales + y – de una batería con un cable simple (mala idea si no sabe lo que está haciendo), que le da un máximo de U y un R muy pequeño, libera una gran cantidad de calor .

La diferencia de voltaje en el cable es la misma en el caso ideal. En los libros no mencionan que el cable se considera de resistencia cero.
Lo que realmente sucede es que casi todos los circuitos comunes que vemos en general tienen interconexiones (es decir, cables) que tienen cierta resistencia. Para simplificar nuestra vida, decimos que el cable es de resistencia cero y que la resistencia del cable se ignora o se desplaza al componente principal del circuito.
De hecho, hay una caída potencial incluso dentro del cable.
Por ejemplo, considere un circuito simple con una batería y una bombilla conectadas por un cable.
Así que ahora solo consideramos un solo elemento resistivo como se menciona en el libro. Esta resistencia tiene el valor equivalente a la resistencia en serie combinada de alambre y bulbo. Voila ahora el análisis es realmente simple o la imagen. Este ejemplo puede no indicar claramente la importancia de hacerlo, pero en un circuito complicado esto ayuda a analizar el circuito.

Todos responden esta pregunta para un sistema práctico y dicen que habrá voltaje. Entonces la corriente fluirá.

La verdad es que la corriente fluye en el caso ideal también. La razón es: el voltaje crea (como fuente) u se opone (emf atrás) a la corriente. Esto significa que si no hay voltaje, esa parte del circuito (aquí el cable) no creará ni se opondrá al flujo de corriente creado por otra persona (como la carga a través de la cual hay voltaje), pero permitirá que fluya la corriente. ¿Entendido? Mi explicación es pobre 😀

¿Qué hay además del cable perfectamente conductor?

  • nada, el circuito está abierto – no hay corriente
  • una fuente de voltaje – dependiendo de cómo defina el cable: 1. la resistencia es cero – obtienes corriente infinita debido a la ley de Ohm, 2. el voltaje a través de él siempre es cero – es simplemente imposible porque tienes que reconciliar que los extremos están ambos separados por una diferencia de voltaje diferente de cero y que el voltaje a través del cable es cero, por lo tanto, una contradicción
  • una fuente de corriente: la corriente a través de ella está fijada por la fuente y el voltaje es nulo, lo cual está perfectamente bien porque la fuente no tiene que hacer ningún “trabajo” para mantener el flujo de corriente.
  • un condensador cargado: una descarga infinita de corriente lo descargará instantáneamente
  • un inductor: cualquier corriente que fluya seguirá fluyendo para siempre

El conductor es solo el camino para hacer fluir la corriente. Tenemos que medir la diferencia de potencial en los extremos de los conductores. Si hay una diferencia de potencial entre dos extremos, entonces solo fluirá la corriente.

También sabemos que la corriente es la misma a través de componentes conectados en serie.

Entonces, si el cable de cero ohmios se usa para conectar resistencias con voltaje a través de ellas, ¡la corriente que fluye en la resistencia debido al voltaje también fluirá en el cable!

Es correcto que exista una diferencia, pero en la mayoría de los circuitos puede descuidarse para facilitar el análisis. Los circuitos que no querría descuidar serían de alta frecuencia (debido a la inductancia) y circuitos de alta potencia (debido al calentamiento).

Toda la magnitud del voltaje es la misma, pero hay una diferencia de fase debido a que este voltaje tiene 2 componentes 1 es real y otro es imaginario debido a este flujo de corriente en el sistema de CA