¿Cómo generan calor diferente las resistencias si fijamos la corriente y cambiamos el voltaje y la resistencia? Observe que el flujo de carga es constante.

Su circuito inicial es así:

Entonces obtienes 2A fluyendo y una potencia de 20W disipada en la resistencia.

Luego duplicas el voltaje y la resistencia:

Las dos baterías se suman a una sola fuente de 20V. Las dos resistencias suman una resistencia total de 10$\Omega$. Entonces, como dices correctamente, la corriente es la misma que antes (2A). Por lo tanto, la potencia ahora es de 40W.

Pero esta potencia se comparte entre las dos resistencias: 20W cada una, exactamente como antes.

También puede notar que el potencial en el punto entre las resistencias es de 10 V, por lo que cada resistencia tiene 10 V, exactamente como antes.

Realmente todo lo que has hecho es duplicar el circuito para que tengas el doble de lo que tenías antes.

• Piense en chupar líquido a través de una pajilla. Fluye a cierta velocidad.
• Ahora aprieta la pajilla (aumenta la resistencia). El flujo (volumen por segundo) se ralentiza.
• Para mantener alta la velocidad del flujo, debes succionar con más fuerza. Ese es el voltaje (piense en ello como una "presión" eléctrica). Esta abolladura en la paja ahora está "gastando" toda la presión, que ahora es mucho mayor.

Básicamente, la abolladura en la pajilla causa pérdida de energía y, por lo tanto, habría causado que el flujo se ralentizara. Simplemente no se da cuenta porque repone el flujo de inmediato al aumentar la presión.

Esto es directamente análogo a los circuitos eléctricos: la mayor resistencia causa pérdida de energía y, por lo tanto, habría causado que la corriente (flujo de electrones) se ralentizara, ya que "succiona" su energía cinética. Pero no se da cuenta porque contrarresta esta pérdida con un voltaje más alto que "obliga" a los electrones a avanzar para mantener la misma velocidad.

Piense en la resistencia como si fuera una tubería llena de guijarros mágicamente inamovibles (para que no sean arrastrados por el flujo) (*). La corriente eléctrica es como el agua que fluye a través de esta tubería. Diferentes resistencias tienen diferentes densidades de guijarros, y cuanto más apretados estén los guijarros con menos y más enrevesados ​​espacios vacíos entre ellos, más difícil será que pase el agua. El campo eléctrico en el cable empuja el agua a través del lecho de guijarros, como una fuente de presión de agua, como lo hace una bomba o una pendiente cuesta abajo con agua real.

Ahora, suponga que una tubería tiene un relleno de guijarros relativamente grueso y lleno de huecos (inferior$R$), mientras que el otro tiene un relleno más fino y más denso (mayor$R$). Ambos están sujetos a un flujo de agua, y esos flujos se ajustan para que ambos mantengan la misma perfusión (tasa de agua que pasa) del lecho de guijarros. ¿Cree que la misma fuerza impulsora y, por lo tanto, la presión darán como resultado una perfusión idéntica? Si no, ¿cuál cree que necesitará más y cuál menos?

Y luego, si lo está impulsando con más fuerza, eso significa que se está ejerciendo una fuerza mayor y que se está realizando más trabajo en un momento dado para obtener el mismo resultado (flujo o tasa de perfusión), por lo tanto, cuanto más rápida sea también la tasa a la que la energía se está disipando en calor. ¿Cuál, entonces, tiene la mayor disipación y por lo tanto se calienta más?

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(*) NB para otros lectores: técnicamente, las "piedras" en una resistencia real son móviles y, de hecho, vuelan por todas partes (para una noción de 'volar' adecuadamente cuántica-mecánicamente difusa), pero estoy usando esto para mantener la ilustración simple.

Aquí hay un experimento mental que puedes hacer.

Tome una resistencia que genera una cierta cantidad de calor Q mientras se le aplica un voltaje, lo que da como resultado una corriente. Ahora, corte la resistencia en dos partes iguales perpendiculares a la dirección de la corriente. Obviamente, si toda la resistencia generó Q, cada parte debería generar Q/2. Sin embargo, la corriente en cada parte es exactamente la misma, por lo que, según su lógica, cada mitad debería generar la misma cantidad de calor que la resistencia inicial.