Cambio de voltaje a través de una resistencia/circuito

Digamos que tiene una batería de 9 voltios y conecta los dos extremos de la batería con un cable para formar un circuito sin resistencia. Si mide la diferencia de potencial entre los dos extremos de la batería, la diferencia será obviamente de 9 voltios. Esto sugiere que a medida que se mueve a lo largo del cable, el potencial disminuye gradualmente. Ahora diga que tiene la misma batería y circuito, pero agrega una resistencia. Me han dicho que la caída de tensión en esta resistencia será de 9 voltios. Pero esto implica que ahora, a medida que avanza por el cable, no hay un cambio incremental en el voltaje; el voltaje es constante hasta que llegas a la resistencia, y luego cae 9 voltios, y luego permanece constante hasta que llegas al otro extremo del circuito. Esto me parece incorrecto, porque si no hay cambio de voltaje en el cable, no debe haber campo eléctrico, Entonces, ¿qué mueve a los electrones? Por otro lado, la caída de voltaje en el resistor junto con la resistencia debería determinar la corriente en el circuito, por lo que si la caída de voltaje en el resistor no está directamente relacionada con la caída de voltaje en la batería, no habría forma de encuentre la corriente, que también parece incorrecta. A menos, por supuesto, que nos aproximemos a que la mayor parte de la caída de voltaje ocurre a través de la resistencia. Pero en ese caso, ¿hay casos en los que esa aproximación no funcione? ¿Por qué la mayor parte del voltaje cae en la resistencia? que también me parece mal. A menos, por supuesto, que nos aproximemos a que la mayor parte de la caída de voltaje ocurre a través de la resistencia. Pero en ese caso, ¿hay casos en los que esa aproximación no funcione? ¿Por qué la mayor parte del voltaje cae en la resistencia? que también me parece mal. A menos, por supuesto, que nos aproximemos a que la mayor parte de la caída de voltaje ocurre a través de la resistencia. Pero en ese caso, ¿hay casos en los que esa aproximación no funcione? ¿Por qué la mayor parte del voltaje cae en la resistencia?

En resumen, creo que, conceptualmente, me estoy engañando sobre por qué el simple hecho de agregar una resistencia a un circuito supuestamente causaría que el cambio de voltaje ocurra en un lugar aislado (la resistencia) y no en todo el cable. Apenas estoy comenzando a aprender sobre circuitos, por lo que cualquier idea sería útil y disculpas si se trata de un asunto trivial.

Respuestas (2)

Si mide la diferencia de potencial entre los dos extremos de la batería, la diferencia será obviamente de 9 voltios.

Reconsidere sus suposiciones. Una batería de 9 V no generará una salida cercana a los 9 V si conecta sus terminales con un cable más grueso que un mechón de cabello.

Me han dicho que la caída de tensión en esta resistencia será de 9 voltios. Pero esto implica que ahora, a medida que avanza por el cable, no hay un cambio incremental en el voltaje; el voltaje es constante hasta que llegas a la resistencia, y luego cae 9 voltios, y luego permanece constante hasta que llegas al otro extremo del circuito.

Cuando agregue la resistencia, la corriente en el circuito caerá dramáticamente. Por lo tanto, debe esperar que la caída de voltaje del cable también disminuya drásticamente.

En general, es una buena aproximación que la caída de voltaje del cable es insignificante en comparación con la caída de voltaje del cable. En realidad, habrá alguna caída de voltaje a lo largo del cable.

Si sabe de qué está hecho el cable, puede buscar la resistividad de ese material. Luego, si conoce el diámetro y la longitud del cable, puede calcular su resistencia. Luego, puede usar la regla del divisor de voltaje para calcular cuánto del voltaje de la fuente de 9 V cae por el cable y cuánto por la resistencia.

No sería raro que la resistencia del cable sea del orden de 1 a 100 miliohmios. Si está comparando la caída de voltaje a través de este cable con la caída de voltaje a través de una resistencia de 1 kilohm, ¿cambiará mucho su análisis si simplemente ignora el efecto del cable?

Pero en ese caso, ¿hay casos en los que esa aproximación no funcione? ¿Por qué la mayor parte del voltaje cae en la resistencia?

Sí, hay casos en los que la aproximación no funciona. Si tenemos una carga de alta corriente y queremos alimentarla a través del cable de menor costo (por lo tanto, el más delgado), debemos determinar cuánta caída de voltaje es aceptable en el cable y elegir el cable de manera adecuada teniendo esto en cuenta.

Entiendo la mayor parte de esto, y en su mayoría tiene sentido. Pero, ¿por qué no es cierto que la diferencia de potencial entre los extremos de la batería es de solo 9 voltios cuando un cable conecta los dos extremos? Pensé que, por definición, una batería de 9 voltios tiene una diferencia de potencial de 9 voltios entre los dos extremos.
Una fuente de voltaje ideal tiene un voltaje fijo entre sus terminales por definición. Una batería es un dispositivo físico que produce un voltaje debido a una reacción química, pero la velocidad de esa reacción es limitada, por lo que la batería no puede producir una corriente infinita. A medida que aumenta la corriente que sale de la batería, disminuye el voltaje entre sus terminales. Y este efecto es particularmente fuerte en las baterías de 9 V, porque están hechas con 6 celdas diminutas de 1,5 V conectadas en serie.

De hecho, el voltaje se reduce gradualmente en todo el circuito, incluidos los cables hacia y desde la resistencia.

En un circuito en serie simple, la caída de voltaje sobre cada uno de los elementos (es decir, cables y resistencias) en el circuito es proporcional a su resistencia individual. En los circuitos de potencia, los cables de alimentación están diseñados para tener una resistencia baja en comparación con el resto del circuito al que alimentan.

Como resultado, la caída de voltaje a través de los cables que suministran energía a un circuito a menudo se desprecia en cálculos simples.

La aproximación falla cuando la resistencia de los cables de alimentación deja de ser despreciable en comparación con la resistencia del resto del circuito.