Ayuda para comprender la corriente, el voltaje y la resistencia

Tu analogía es bastante buena. Sin embargo, muestra una ligera idea errónea sobre el movimiento de electrones en los conductores.

Los electrones en los conductores no se desplazan como automóviles en una carretera. Es más como los autos chocadores: aceleran continuamente, golpean un obstáculo, se detienen y se desvían y comienzan a acelerar nuevamente. Además, la densidad de electrones es siempre la misma.

Una mejor imagen sería esta: imagine una carretera con paredes a los lados para que los autos no puedan escapar. El problema es que por todo el camino crece un bosque con árboles (es decir, átomos). Los autos son arrastrados a través del bosque por cuerdas elásticas unidas a la batería en el otro extremo y chocan continuamente contra los árboles.

1. Conductor: la carretera con paredes y un bosque que crece en el camino. Siempre está lleno hasta los topes de coches.
2. Voltaje: la tensión en la cuerda elástica. Realmente no hará que los autos viajen más rápido a través del bosque, ya que seguirán chocando contra los árboles. Sin embargo, hace que estas colisiones sean mucho más fuertes.
3. resistencia: lo contrario del ancho de la carretera. El ancho en sí sería la conductividad.
4. actual: la cantidad de autos que pasan por la carretera en un tiempo determinado. Carretera más ancha (es decir, menos resistencia) --> más coches.

Dicho esto, no puede haber una analogía exacta. Incluso el mío tiene problemas. La mejor manera de establecer la analogía depende del aspecto de la electricidad que desee ilustrar. Es inevitable que otros aspectos se presenten de forma ligeramente sesgada.

Para verificar si es una buena analogía, use la relación entre las cantidades dada por la Ley de Ohm:

$V = I \cdot R$

Para una resistencia fija, la corriente es proporcional al voltaje. Entonces, para un número dado de carriles, el número de automóviles que pasan por hora debe ser proporcional al límite de velocidad. Eso está bien: si permite el doble de velocidad, entonces el doble de autos pueden pasar por hora.

Para un voltaje fijo, la corriente y la resistencia son inversamente proporcionales. Entonces, para un límite de velocidad dado, la capacidad debería duplicarse cuando el número de carriles (resistencia) se reduce a la mitad. Eso no es cierto, pero puede ser una cuestión de definición. Si definimos la resistencia como 1/(número de carriles) está bien de nuevo.

Finalmente, para una corriente fija, la resistencia es proporcional al voltaje. Entonces, para una capacidad dada, si duplicamos el límite de velocidad, solo necesitaremos la mitad del número de carriles.

Por lo tanto, es un buen modelo si tiene en cuenta que la resistencia aumenta con la disminución del número de carriles.

El agua a través de una tubería en una orientación inclinada o vertical parece ser una mejor analogía en comparación con la suya. En virtud de tener una pendiente o pendiente, la tubería tiene dos niveles (Superior e Inferior), por lo que el agua o cualquier cosa fluiría desde un nivel superior a un nivel inferior. Estos niveles pueden considerarse como los niveles potenciales en un circuito. Debido a la diferencia en los niveles de potencial, se introduce una diferencia de potencial que mejor llamamos voltaje. Entonces, los electrones fluirían entre dos puntos solo cuando hay una diferencia de potencial entre esos dos puntos, como el agua en la tubería. Lo siguiente es la corriente: podría asumirse como el flujo de agua a través de la tubería. Cuanto mayor sea la cantidad de moléculas de agua que fluyen a través de la tubería, mayor es la cantidad de agua, de manera similar, mayor es la cantidad de electrones a través del circuito o dos puntos, mayor es la corriente. Finalmente, la resistencia se puede visualizar como la fricción que ofrece la tubería al flujo de agua (como se mencionó anteriormente por sandun dhammika). Si la tubería tiene múltiples obstrucciones o una superficie áspera o rugosa, entonces ofrecerá una mayor fricción al flujo de agua. De igual manera, si hay un mayor valor de resistencia asociado con un circuito, se ofrecerá un mayor impedimento al flujo de corriente. Supongo que esto resolvería bien el propósito.

La mayoría de las analogías fallan debido a la noción de objetos físicos que fluyen a lo largo de un camino a varias velocidades. ¡Los electrones no cambian de velocidad! Pero las analogías siguen siendo útiles de otras formas. En mi experiencia, prueba un montón de diferentes y finalmente descubre uno que tiene más sentido para usted.

Aquí hay otra 'analogía'. Se trata de agua, una manguera contra incendios (o tubería) y una fuente de presión.

La presión que empuja el agua, la gravedad si es una tubería inclinada/torre de agua o una bomba mecánica.

La presión es voltaje o diferencia de potencial (extremo superior/inferior de la tubería/manguera o altura de la torre de agua).

El tamaño de la manguera contra incendios (o, para el caso, de un jardín) o de una tubería es comparable a la resistencia. La manguera más pequeña es de mayor resistencia. La manguera/tubería MÁS GRANDE es menos resistente.

El volumen de agua que puede viajar a través de la manguera/tubería es comparable a la corriente. Representar/relacionar el volumen de agua con la capacidad de realizar un trabajo. es decir, llenar bebederos en una rueda de agua = peso que gira la rueda o volumen de agua disponible para apagar un incendio. es decir, una manguera de jardín (sin importar la presión) frente a una manguera contra incendios de 2". La corriente eléctrica es la capacidad de hacer trabajo, calentar, motor, ......... y quemar, electrocutar, matar.

RECORDATORIO, cuanto mayor sea la corriente disponible (con un voltaje suficiente para superar la resistencia de la piel), más peligroso, pero, una vez que el voltaje es lo suficientemente alto (70 V +/-) para superar la resistencia de la piel, menos de un amperio, ¡PUEDE MATAR!

Sospecho que la analogía del vehículo tenía la intención de ayudar a los lectores a visualizar el movimiento de los electrones, pero la forma en que se mueven los electrones, en mi opinión, tiene poco que ver con la corriente, el voltaje y/o la resistencia.