¿Por qué las bombillas con la misma resistencia en un circuito en serie tienen la misma corriente en todas partes?

Answer 1

Es cierto que el cable también tiene resistencia. Pero la resistencia de la bombilla es mucho mayor, piense en Ohms frente a miliOhms, que el efecto no es notable para el ojo humano.

La resistencia del cable depende de la longitud, temperatura y diámetro. El diámetro disminuirá la resistencia al subir y los otros dos aumentarán la resistencia al aumentar su valor. El IEC 60364–5–52 tiene los números exactos, pero puede encontrar muchos en línea. Hay información disponible en wikipedia.

Esa es la parte de la resistencia, pero hay otra suposición subyacente que estás haciendo. El powerusage para ambas bombillas es el mismo. La resistencia es igual, la corriente es igual y, por lo tanto, la caída de voltaje es igual, lo que resulta en el mismo uso de energía . El uso de energía determina el brillo.

Lo único diferente para ambas bombillas es el voltaje en el punto de alimentación. Digamos que tienes 24V para empezar. Esto significa que ambas lámparas, debido a su misma resistencia, obtienen la mitad del voltaje, menos la caída de voltaje muy pequeña causada por los cables (milivoltios contra voltios). El voltaje en el punto de alimentación para la primera lámpara es de ~ 24V y para la segunda lámpara es de ~ 12V. Como el voltaje en la segunda bombilla es de ~ 12V y en el primero es de ~ 24V, la caída de voltaje sobre la primera lámpara es de alrededor de 12V (~ 12V). La segunda bombilla también recibe ~ 12V. Puede hacer algunos cálculos utilizando resistencias en lugar de los cables, con un valor de 1 miliOhm. Hay dos leyes que pueden ayudarlo a comprender esto: la ley de Ohm y las leyes de Kirchhoff. Lea sobre esto si le interesa.

Buena suerte y espero haberte aclarado algunas cosas. Si no, no dudes en preguntar.

ps Se supone en este tipo de circuitos que la resistencia de los cables es cero ohmios. Si ingresa a la tecnología de microchip, estas suposiciones ya no se hacen y se utilizarán valores reales.

Editar: Ok, volví a leer la pregunta y parece que olvidé responder tu pregunta principal:

¿Por qué la corriente es igual en todas partes en este circuito?

Es el único camino que puede tomar el flujo de electrones en este circuito.

Proporcione múltiples caminos y no será igual en todas partes. Si toma las bombillas y las pone en paralelo, ha dividido el flujo de electrones en dos, bajo el supuesto de que todavía está usando las mismas bombillas iguales y suponiendo cero ohmios para los cables, estas dos partes son iguales. Las bombillas ahora obtienen 24 V cada una pero a la mitad de la corriente (suponiendo que puedan manejar el doble de su voltaje original). Entonces, cuando los electrones están saliendo de la fuente de energía, están en plena potencia, se dividen en dos para las bombillas, en partes iguales porque las cargas son las mismas. Y regrese a la fuerza máxima donde los cables se unen y van hacia la fuente de alimentación nuevamente.

La ley de Ohm trata sobre la conexión lineal entre potencial, resistencia y flujo de electrones. Las leyes de Kirchhoff se refieren a la distribución de la corriente y el potencial.

Una nota al margen: el potencial es igual al voltaje y se expresa en [V] olts. Un flujo de electrones es corriente y se expresa en [A] mperes.

Answer 2

Si las bombillas son realmente idénticas, una suposición útil para este ejercicio mental, deben tener el mismo brillo.

Voy a usar la corriente “convencional” para la siguiente discusión, que supone flujos de electricidad de positivo a negativo. En realidad, el portador actual en los cables son los electrones, y tienen carga negativa y fluyen en sentido contrario. No dejes que eso te preocupe. No hace ninguna diferencia en este caso. ¿Por qué discutirlo “al revés”? Es un accidente de la historia que las corrientes se analizaron de esta manera antes de que se descubrieran partículas subatómicas y se les asignaran cargas. La convención se atascó, y casi todos los esquemas de los sistemas eléctricos y electrónicos se dibujan con voltaje positivo en la parte superior y negativo = tierra, y son más fáciles de entender si se supone que la “corriente” fluye hacia abajo a través de los dispositivos. Solo ve con ese método, funciona. Entonces, a su pregunta:

La corriente tiene solo una ruta: desde el terminal positivo de la batería, a través de la bombilla a la derecha, luego a través de la bombilla a la izquierda y luego de vuelta a la batería.

Debido a que solo hay una ruta, la corriente a través de la segunda bombilla DEBE ser idéntica a la corriente a través de la primera bombilla.

Debido a que las bombillas son idénticas, sabemos que a cualquier corriente dada, cada una tendrá el mismo brillo.

El cable es sobre todo irrelevante. En un circuito ideal simplificado, el cable no tiene resistencia (o al menos, su resistencia es insignificante en comparación con las bombillas). En los circuitos reales, de hecho, usaría un cable que fuera lo suficientemente grueso como para ignorar su resistencia.

Pero incluso si necesita considerar la resistencia del cable, si, por ejemplo, la batería estuviera a cientos de pies de las bombillas, ambas bombillas seguirían teniendo el mismo brillo. ¿Puedes ver por qué ahora?

Answer 3

Bueno, la longitud del cable, con su resistencia cercana a cero, no resistirá la corriente en ningún grado significativo. Pero supongamos por un momento que el efecto es fácilmente observable y significativo, y sigamos con el razonamiento de ‘cable más largo, más pérdida de potencia’:

Como observa, hay más cable desde el lado + de la fuente hasta el segundo foco que el primero. Pero no se detenga allí: si sigue esta lógica, verá que hay MENOS cables desde el lado – de la fuente hasta la segunda bombilla. Y la resistencia de un cable es importante, no solo en el lado +, sino en el lado – o en cualquier otro lugar del cable. Ahora debe racionalizar que ambas bombillas tienen la misma cantidad de cable conectado a ellas, por lo tanto, la misma resistencia, entonces, ¿cómo podría nuestro ‘cable’ en este caso causar una diferencia en la salida? No pudo. Todos están conectados al mismo camino. Eso todavía no responde a su pregunta de por qué tienen el mismo brillo, pero establece la explicación.

Este es un circuito en serie, y la corriente en todos los dispositivos conectados en serie será igual. (Precaución: analogía de tuberías de agua por delante). Piense en una manguera o tubería con agua que fluye a través de ella, y puede medir su salida a X galones por minuto al final de la manguera. Los circuitos en serie (como una manguera recta) tendrán exactamente la misma corriente que fluye a través de ellos en cualquier punto de la manguera, ya sea cerca del grifo, o del rociador al final, o donde su pie está parado sobre él. Si este no fuera el caso, significaría que la electricidad (electrones) o el agua (moléculas de H20) se están creando o destruyendo para permitir que la corriente varíe en diferentes puntos del circuito. Esto, como entendemos, va en contra de todo lo que sabemos sobre física y no sucede.

Así que ahora sabiendo que la corriente no cambia en ningún punto del cable, si los dos dispositivos (bombillas) en cuestión tienen una especificación idéntica en este circuito en serie (la especificación relevante aquí es la resistencia) caerán el mismo voltaje, y la ley de Ohm muestra que consumen la misma cantidad de energía, dando el mismo brillo.

Answer 4

La fuente de voltaje es a través de la resistencia total de ambas bombillas y la longitud del cable … cualquiera que sea la longitud. Entonces, la corriente que fluye alrededor del circuito es una ley básica de ohmios, pero tiene un valor que es común.

Si la corriente que fluye a través de cada bombilla es la misma, y ​​la resistencia de la bombilla es idéntica, entonces P = (I * I) R dicta que la potencia consumida por cada bombilla sería la misma … por lo que el brillo sería (casi – nada es perfecto!) lo mismo. El cable en el medio también tiene una pérdida (I * I) R que emitirá como calor. Sin embargo, la parte R de la ecuación sería pequeña en comparación con una bombilla, por lo que es seguro ignorarla.

Agregue una resistencia variable en cualquier lugar en línea y verá que puede tener un gran impacto en el brillo de las bombillas … pero siempre serán las mismas.

Answer 5

La corriente es solo el número de electrones por segundo a través del cable. Como los electrones no desaparecen, la corriente es la misma en todas partes del circuito en serie.

Sin embargo, el voltaje se divide entre las 2 bombillas, dependiendo de su resistencia. El cable generalmente tiene una resistencia muy baja en comparación con la resistencia de las bombillas, y

Voltios = corriente * resistencia,

así que relativamente pocos voltios caen en los cables.

Answer 6

La corriente sale de la batería, entra al cable, entra al primer foco, sale del primer foco, al siguiente cable, al segundo foco, sale del segundo foco, al cable de retorno y vuelve a la batería.

El circuito dibujado es un bucle con una y solo una ruta para que fluya la corriente. La corriente será dada por el voltaje de la batería / (suma de resistencias de bombillas y cables).

Si ambas bombillas tienen la misma resistencia, la caída de voltaje a través de ellas será igual. Por lo tanto, el poder extraído por ellos será igual. Y su salida de luz será igual.

La corriente es como el flujo de agua a través de una tubería o un ferrocarril en movimiento. Todos los boggies deben moverse a la misma velocidad.

Answer 7

La analogía con el flujo de agua en una tubería para una corriente eléctrica siempre es útil. Si las bombillas están conectadas en serie y la “electricidad” fluye a través de ellas de derecha a izquierda, como se muestra en el diagrama, entonces las gpm o “galones por minuto” de electricidad que ingresan a la de la izquierda deben ser las mismas que las de la izquierda. “gpm” para la bombilla de la derecha, O “agua” (= carga eléctrica) tiene que >> amontonarse << en algún lugar en el camino entre las dos bombillas. Pero no hay tanque u otro medio para almacenar el agua "acumulada" que se proporciona entre las dos bombillas, por lo que, de hecho, no se puede "acumular".

Answer 8

Si tiene más corriente en una parte del circuito en serie que en otra, se requerirá que la corriente se agrupe donde se ralentiza, y eso no sucede. Debería pensar en la corriente como una carrera alrededor de todo el circuito instantáneamente, y la corriente que fluye es el resultado de * todo * que está en ese circuito en serie.

Este es un caso donde el agua es una buena analogía para la corriente eléctrica.

Si la batería fuera una bomba y el cable fuera una tubería, la misma agua que sale de la bomba en la salida sería idéntica al agua que regresa a la bomba. Si eso no sucediera, el agua tendría que acumularse en alguna parte.

………

Por otro lado, debe considerar que es el voltaje el que se “agota” a medida que viaja por un circuito en serie. Cada elemento en un circuito en serie tiene algo de voltaje, esto se llama “caída de voltaje”. Todos estos voltajes se suman al voltaje de la batería.

Si mide el voltaje entre una y la batería y otros puntos alrededor del circuito, verá que en el otro extremo de la batería el voltaje es más alto, entonces, cada vez que pasa una de las bombillas, el voltaje disminuye. De aquí proviene el término “caída” de voltaje. A medida que mide alrededor del circuito, el voltaje es lo que “cae” a medida que pasa por cada componente.

Answer 9

¿No has escuchado el dicho?

• la cadena es tan fuerte como su eslabón más débil

¿No has escuchado los conceptos?

• embotellamiento
• embotellamiento causado por cuellos de botella.

Puede tener secciones con muy baja resistencia, que podrían permitir un flujo de corriente alto. Pero cualquier sección a lo largo del camino con alta resistencia obstaculizaría el flujo de la corriente. Por lo tanto, el flujo efectivo de la corriente, el tráfico, se debe a los efectos acumulativos de resistencia / cuello de botella a lo largo de toda la ruta de la corriente / tráfico.

El flujo de electrones en un circuito eléctrico es más parecido al flujo de tráfico saturado, y más parecido al flujo de agua en una tubería de alta presión. Donde la tasa de flujo en cualquier sección de la tubería / tráfico es la misma.

Answer 10

Un cable más largo tiene una resistencia más alta que un cable más corto, todo lo demás es igual. Pero todo en su circuito ve la misma corriente porque solo hay una ruta para la corriente. La corriente que pasa por una bombilla también tiene que pasar por la segunda bombilla y los cables.

El cable más largo agrega resistencia al circuito y eso reduce la corriente, pero debido a que no hay rutas alternativas, la resistencia del cable reduce la corriente para todo en ese circuito.

Answer 11

Bueno, si presiona [math] 1.60217646 * 10 ^ {19} [/ math] electrones por segundo en un extremo de un cable, entonces la misma cantidad de electrones / s TIENE que salir del otro extremo, ¿a dónde irían? . Y eso significa que exactamente esa cantidad de electrones / s atraviesan ambas bombillas. Los electrones que fluyen a través de su bucle de alambre es la corriente y [matemática] 1.60217646 * 10 ^ {19} [/ matemática] es 1 amperio.

Entonces, dado que la corriente es la misma a través de ambas bombillas y ambas bombillas tienen la misma resistencia, tendrán el mismo brillo.

QED

EDITAR: Obtener las fórmulas correctas la primera vez sin una vista previa es difícil.

Answer 12

Ambas bombillas brillarán con la misma intensidad si son realmente iguales.

Debe considerar que tienen una resistencia diferente si puede notar alguna diferencia al respecto.

Y, por supuesto, puede ser bastante difícil encontrar dos bombillas con exactamente la misma resistencia.

Answer 13

El flujo de carga que sale de la batería (+) tiene solo una ruta para regresar al terminal (-): a través de los cables y las bombillas, por lo que toda la corriente que pasa por cualquier punto del circuito debe ser la misma.

De lo contrario, significa que algo está quitando corriente o cargando en algún lugar del circuito.

Puede pensar en la corriente como el tráfico, las bombillas como túneles y los cables como carreteras. No importa cuánto tiempo duraron las carreteras o los túneles, podemos esperar que los mismos vehículos entren o salgan de cada túnel, a menos que haya una salida o cruce en alguna parte.

Answer 14

Cualquier cosa en serie tiene la misma corriente que todo en serie. Es una ley básica de la electricidad.

Answer 15

El voltaje no se divide en serie. Entonces, el mismo voltaje fluye en todo el circuito