¿Cómo funciona el calentamiento por resistencia eléctrica? (¿Entendí correctamente que, para un voltaje fijo a 220v, aumentaremos la salida de calor del calentador usando un cable de resistencia más pequeño debido a p = v * I?)

Answer 1

Sí, pero si la resistencia de carga es demasiado pequeña, el 220V fijo no permanecerá fijo y comenzará a caer. Por lo tanto, en la práctica, existe un valor particular de resistencia de carga que le dará más calor. En teoría, esto es fácil de determinar. Primero, mide el voltaje de circuito abierto sin carga. Llamémoslo V_oc. Luego coloca un cortocircuito (cero ohmios) donde estaría la carga y mide la corriente. Llamemos a eso I_sc. En realidad, es posible que no pueda hacer esto sin soplar interruptores, encender incendios o hacer otro daño, pero en teoría podemos hacerlo. A partir de esas dos mediciones, podemos determinar la resistencia del cable. Llamemos a eso R_wire.

R_wire = V_oc / I_sc.

Hay otras formas de determinar R_wire que no disparará el interruptor, pero eso no es importante para esta discusión.

Resulta que si la resistencia de carga es la misma que la resistencia del cable, obtendrá la mayor cantidad de calor. Este hecho se llama algo así como el teorema de la potencia máxima.

R_load = R_wire. (fórmula para resistencia de carga)

V_load = V_oc / 2 (fórmula para tensión de carga)

I_load = V_load / R_load (fórmula para la corriente de carga)

P_load = V_load x I_load. (fórmula para potencia de carga)

Hay un par de advertencias. Primero, el cable a la carga está absorbiendo tanta potencia como la carga. Necesita poder tolerar esa cantidad de energía de forma segura. Este no será el caso en el cableado de la casa residencial. El interruptor se disparará. En segundo lugar, a medida que el cable se calienta, su resistencia aumentará, lo que significa que debe aumentar la resistencia de la carga para que coincida. Si la resistencia de carga es variable, simplemente siga ajustándola para mantener el voltaje de carga en V_oc / 2.

Por lo general, nadie opera los calentadores en la condición de potencia máxima porque los cables y la fuente de voltaje no pueden suministrar la potencia máxima durante mucho tiempo (podría ser inferior a un segundo).

Answer 2

Si, eso es correcto.

Para un solo elemento resistivo con un suministro de voltaje fijo, puede expresar la potencia como:

P = V² / R

Donde P es la potencia, V es el voltaje aplicado y R la resistencia.

Si disminuye la resistencia, la potencia aumentará. Sin embargo, debe asegurarse de que la fuente de alimentación sea capaz de suministrar esa energía de forma segura (por eso todas las fuentes de alimentación tienen una potencia nominal máxima), y también la resistencia en sí misma debe ser capaz de manejar esa potencia (o de lo contrario lo hará estar dañado)

Aumentar la potencia de salida más allá del máximo puede tener consecuencias negativas en la fuente de alimentación, los cables y la carga.

Answer 3

Sí exactamente.

Voltaje fijo (típico de la red eléctrica), una resistencia más baja significa más corriente y mayor potencia de salida, lo que equivale al calor.