¿Cómo limitan los dispositivos eléctricos el flujo de corriente de un enchufe?

Su circuito doméstico no "sabe" cuánta corriente entregar a cada enchufe o aparato. El circuito suministra un voltaje constante, y luego depende de cada electrodoméstico limitar la corriente que consume. Algunos electrodomésticos simples, como luces con bombillas incandescentes viejas o tostadoras o planchas eléctricas, son básicamente solo una resistencia (posiblemente una resistencia variable). Otros aparatos pueden contener un motor; el diseño del motor limitará la corriente que consume y esta corriente dependerá de la carga del motor.

Los circuitos electrónicos a menudo están diseñados para funcionar a un voltaje más bajo que el voltaje de la red, por lo que los dispositivos electrónicos suelen tener un circuito que utiliza transistores que suministran un voltaje muy preciso al resto del dispositivo. O pueden funcionar cargando una batería interna, que les proporciona corriente al resto del dispositivo; esto permite que los dispositivos se sigan utilizando cuando no están conectados directamente a la red eléctrica.

El circuito de su hogar (o cada uno de los circuitos, si su hogar tiene varios) establece un límite superior en la corriente total que se puede extraer de él mediante el uso de fusibles. Los electrodomésticos individuales también pueden tener fusibles en sus enchufes o integrados en los propios electrodomésticos. Algunos cables de extensión tienen sus propios fusibles. Pero estos fusibles están destinados a romper el circuito en caso de un aumento accidental de corriente (generalmente causado por un cortocircuito en algún lugar); no limitan la corriente en el uso normal.

Ya hay una buena respuesta aquí, pero me gustaría agregar que el llamado "enchufe 15A" no se llama así porque "contiene" 15A. La red eléctrica y el cableado de sus paredes son capaces de entregar cientos o miles de amperios a cualquier enchufe de su hogar. Al menos, podría hacerlo durante un breve intervalo antes de que los cables más pequeños se derritan y comiencen un incendio dentro de sus paredes.

El "15A" significa que el cableado y el enchufe se han considerado capaces de entregar esa cantidad de corriente de manera segura , y en algún lugar del circuito, habrá un dispositivo de protección contra sobrecorriente (es decir, un fusible o un disyuntor) que se abrirá. el circuito si la corriente consumida por el aparato (o una falla) excede esa clasificación por una cantidad peligrosa.

Los suministros eléctricos a hogares e industrias están estandarizados en los países. Esto permite que los dispositivos que se utilizan en los hogares o en las fábricas se diseñen en consecuencia. Por ejemplo, si el voltaje de suministro de CA RMS monofásico estándar es$240$V, los electrodomésticos se diseñarían de manera que funcionen sin fallas eléctricas con ese voltaje de entrada. Lo que quiero decir con esto se da$240$V, el dispositivo consumiría una corriente máxima. por lo general para$240$V, los enchufes en los que se enchufan los electrodomésticos$5$A (para dispositivos ligeros) y$15$A para dispositivos de alta potencia.

¿Hay algunas resistencias configuradas en serie para reducir el flujo de corriente antes de que llegue al dispositivo?

Te refieres a la carga del dispositivo en el zócalo. Sí, la carga está diseñada de tal manera que, con el voltaje estandarizado, se extraería una cierta corriente máxima. Sin embargo, el diseño interno del dispositivo no solo implica el ajuste de resistencias individuales y puede ser tan complicado como el de los microprocesadores hasta tan simple como el de una bombilla. Sin embargo, en general, el zócalo ve la carga de Thevenin.

Suponiendo que hay 15 amperios por debajo de 240 V en cada enchufe

Un enchufe no tiene corriente en su interior. Es solo una fuente de voltaje. El aparato enchufado determina el consumo de corriente. Los electrodomésticos que se conectan$15$Los enchufes están diseñados para no dibujar más de$15$A y espere que el enchufe pueda proporcionar tanta corriente sostenida sin quemarse ni cortocircuitarse.

¿Cómo “sabe” el circuito eléctrico de nuestra casa cuánta potencia entregar a cada enchufe?

Los electricistas cablean los enchufes según el consumo de energía máximo esperado que el enchufe debe soportar de manera segura. Por ejemplo, un$5A$,$240$El enchufe V debe ser capaz de soportar un consumo de energía de$5\times 240$W. Todos los circuitos simplemente hablando, regresen al panel de distribución de su casa y conéctelos a la red a través de fusibles también diseñados para dispararse después de un consumo máximo de energía. Así que, en general, la potencia máxima que se espera que consuma un hogar se conoce de antemano y la casa y la distribución de esa potencia suministrada a los diferentes enchufes de la casa se realiza en consecuencia. Entonces, el zócalo no "sabe", fue diseñado así.

¿Cómo “sabe” el circuito eléctrico de nuestra casa cuánta potencia entregar a cada enchufe?

no lo hace Suministrará todo lo que demande el aparato, hasta cierto punto.

¿Cómo limita un electrodoméstico la cantidad de corriente que fluye a través de él?

Depende del aparato.

El tipo más simple es resistivo puro, como una tetera o una tostadora. La resistencia del elemento calefactor es razonablemente constante, ya que tienden a estar hechos de una aleación de temperatura baja y solo alcanzan temperaturas (relativamente) bajas (el rojo opaco sigue siendo relativamente bajo en una tostadora). Dibuja una corriente dada por la Ley de Ohm.

Algunos tipos de aparatos pueden generar una gran corriente de irrupción, por ejemplo, lámparas de filamento o dispositivos de entrada de transformadores. El filamento de tungsteno, al ser un metal puro en lugar de una aleación, tiene un tempco alto y alcanza una temperatura alta, por lo que su resistencia en caliente (de diseño) suele ser 10 veces mayor que su resistencia en frío. La corriente tomada en el encendido será, por lo tanto, 10 veces la corriente de funcionamiento. Si un transformador se enciende en un cruce por cero de voltaje, intentará alcanzar el doble de su flujo operativo y, por lo general, se saturará, lo que generará un transitorio de corriente muy grande durante los pocos ciclos de red que tarda en estabilizarse.

Los cables que alimentan el enchufe pueden soportar este tipo de sobrecorriente intermitente, absorbiendo el calor generado con un pequeño aumento de temperatura. Por lo general, el dispositivo de protección asignado a ese circuito también soportará un breve evento de sobrecorriente, ya sea un fusible o un disyuntor.

Si el enchufe está sujeto a una carga muy pesada (la mayoría están clasificados para poder entregar muchos miles de amperios en un cortocircuito), entonces el fusible se quemará o el disyuntor se abrirá antes de que la temperatura del cable haya aumentado lo suficiente como para dañarlo. el aislamiento

¿Hay algunas resistencias configuradas en serie para reducir el flujo de corriente antes de que llegue al dispositivo?

No en el cableado de la casa, pero algunos dispositivos incluyen una pequeña resistencia en serie para limitar la corriente. El estilo de condensador en serie + rectificador de la lámpara LED utiliza una pequeña resistencia en serie para limitar la corriente de entrada a un nivel que no dañe cuando se enciende por primera vez. Existe un compromiso entre una resistencia pequeña que permite una gran corriente de entrada y una grande que causa un calentamiento excesivo durante el funcionamiento normal.

El voltaje, la corriente y la resistencia están en una relación:$V=IR$. Esto no quiere decir que uno "cause" al otro. No siempre decimos que el voltaje "provoca" resistencia. Es solo una relación que se debe a las leyes de la física. Si cambias una variable en esa ecuación, una u otra debe cambiar.

Ahora, en los casos que le interesan,$R$normalmente se ve como fijo. Un motor no cambia su resistencia (dejando de lado la inductancia, por ahora, que es un tema más complejo). Entonces, en términos generales,$V$y$I$variará en tándem. Si sube el voltaje, sube la corriente. Si el voltaje baja, la corriente baja. Y, por supuesto, si sube la corriente, sube el voltaje (y si baja la corriente, baja el voltaje).

La clave tanto del cableado doméstico como de las baterías es que tu dispositivo esté conectado a algo bastante insistente . En el caso de una batería, hay una reacción química que es bastante insistente en$V$siendo un valor fijo. Cuando le conecta una carga, como un motor o una resistencia con una determinada$R$, exactamente$\frac{V}{R}$la corriente fluirá a través de él, debido a la física. No es una función de la batería o la resistencia, es una función de ambos. Dada una batería de 1,5 V y una resistencia de 100 ohmios,$\frac{1.5V}{100ohm}=15mA$fluirá a través del circuito.

Ahora bien, hay límites para esto, y estos límites son donde su pregunta comienza a tomar forma. Esa reacción química en la batería es insistente, pero no inflexible. Si coloca una resistencia lo suficientemente pequeña en la batería (como cuando corta la batería con un cable de cobre de muy baja resistencia), las reacciones químicas en la batería simplemente no pueden mantenerse al día con la cantidad de electrones que tiene que empuje para mantenerse al día con esa corriente. Ahora, dijimos que el voltaje, la corriente y la resistencia están en una relación. El cable de carga no cambia la resistencia (mucho... el calentamiento aumenta la resistencia para la mayoría de los cables). Por lo tanto, si la corriente no es tan alta, el voltaje tampoco puede ser alto. Entonces, incluso si tiene una "batería de 1.5 V", si la corta con un cable, el voltaje entre los extremos caerá en picado, a algún valor que corresponda a este amperaje máximo. Elel amperaje máximo de una batería AA es de aproximadamente 10 amperios, y un cable de calibre 18 de 2 pulgadas de largo es de aproximadamente 1 miliohmio. Entonces, debido a que estas tres variables van juntas,$V=10A\cdot1m\Omega=0.01V$.

El poder que atraviesa tus paredes está respaldado por algo aún más insistente. En algún lugar cerca de tu ciudad, hay un generador de vapor que genera energía para toda tu ciudad. La física de este generador está diseñada para ser muy insistente: generará 120 V (CA, pero eso no importa para esta discusión). Si intenta obtener suficiente energía para abrumarlo como lo hizo con la batería, se llevará una sorpresa. Esta cosa está diseñada para proporcionar megavatios.de poder sin inmutarse. Y, de hecho, si logra comenzar a abrumarlo (lo que podría lograrse mediante la connivencia de muchos complejos industriales), un técnico observaría que el generador se ralentiza una fracción de Hertz y pondría más combustible en el fuego, impulsando más vapor a través del generador. No ganarás esta batalla.

Si gana esta batalla, tendrá lo que se llama un 'apagón'. Sucede de vez en cuando, a menudo porque algo se interrumpió en la distribución de energía.

Entonces, en un entorno residencial, nos gusta decir que el voltaje está "fijo" en 120V. Es difícil dibujar lo suficiente como para vencer a la red eléctrica. Del mismo modo, la resistencia es fija, debido a cualquier componente que esté utilizando. Por lo tanto, la corriente debe coincidir en$I=\frac{V}{R}$. Simplemente tiene que hacerlo, debido a la física. Cuestionar lo contrario es como preguntarle a un pez por qué nada, o al aire por qué serpentea, oa un meteoro gigante por qué acaba con los dinosaurios. Así es como funcionan las cosas. (Miento un poco aquí. Es posible que tarde aprenda sobre los campos eléctricos y lo que sucede cuando realmente lleva los sistemas a sus límites. Pero para cualquier cosa relacionada con los enchufes de pared, esto es lo suficientemente bueno).

Ahora, mencionas que el enchufe "tiene" 15 amperios. La realidad es que el zócalo no "tiene" amplificadores. Simplemente suministra una cantidad de corriente correspondiente al voltaje y la resistencia. Esto podría ser algo malo . Si probó el experimento con el cortocircuito de la batería AA anterior, es posible que haya notado algo: se calienta. Muy caliente. Lo suficientemente caliente como para soldar por puntos uno de los cables a la batería después de quemarse los dedos. (No lo intentes... de verdad. Lo he probado lo suficiente para todos. ¡Nadie necesita quemarse en nombre de la ciencia!). Bueno, la batería no era tan insistente. La compañía eléctrica es. Le proporcionará suficiente corriente para corresponder a 120V.

Y eso significa calor. mucho calor

Frustrantemente, significa calor en los cables dentro de las paredes, no solo en su carga. ¡Significa suficiente calor que podría incendiar tu casa! Entonces, para evitar esto, instalamos disyuntores (o fusibles) para limitar la corriente. Con eso quiero decir, si la corriente requerida para esa resistencia y 120 V es demasiado alta, desconectará el circuito antes de que los cables en la pared se calienten lo suficiente como para incendiarse. Su "toma de corriente de 15 amperios" es en realidad un conjunto de cables de 15 amperios, con un disyuntor para reforzarlo.

Ahora, dicho todo esto, hay dispositivos que cambian su resistencia. Hay componentes "activos". A diferencia de las resistencias (que siempre obedecen$V=IR$), son componentes que siguen reglas diferentes. Como ejemplo, está el BJT (transmisor de unión bipolar) que es un "multiplicador de corriente" con tres cables. La corriente de un punto llamado "colector" que fluye hacia el punto llamado "emisor" siempre es un múltiplo de la corriente que fluye de la "base" al "emisor". Este multiplicador nos permite hacer cosas como amplificar señales.

En el caso de un BJT, si hace algunos circuitos inteligentes con diodos para crear una corriente constante desde la base hasta el emisor, creará una corriente constante más grande desde el colector hasta el emisor. Si este par de colector/emisor es parte de las líneas de "fuente de alimentación" para su componente, este sistema creará un tipo diferente de suministro "insistente", uno que intenta mantener constante la corriente.

Un BJT es un componente activo. No es una resistencia, por lo que no está obligado a$V=IR$. Sin embargo, podemos agitar manualmente y fingir que es una resistencia, ya que tiene una caída de voltaje y una resistencia. La física del BJT ajustará el voltaje y/o la resistencia para mantener la corriente. Entonces, si tiene una entrada de 120 V (forzada por la compañía eléctrica) y dice una corriente de 100 mA (elegida por cómo conecta el circuito en el lado "base" del BJT), efectivamente ha seleccionado una "resistencia". Si hubiera un apagón y el voltaje cayera, su BJT aparentemente "ajustaría" su resistencia a un valor más bajo para que todavía fluyan 100 mA.

Esto sucede porque solo estábamos fingiendo que el BJT con su circuito base era una resistencia. no lo es Pero resulta que este es un cuento de hadas útil. Cuando ingresa a sistemas más exóticos, como cambiar las fuentes de alimentación (que convierten 120 V CA en 12 V y 5 V CC para su computadora), agitar a mano todos esos circuitos elegantes resulta razonable. Podemos ver su computadora como una carga "resistiva" con una "resistencia" que está "sintonizada" exactamente para extraer la cantidad correcta de energía para alimentar la computadora. Los ingenieros eléctricos piensan de esta manera todo el tiempo. Sin embargo, si quisiera entrar en los detalles de "por qué" la fuente de alimentación actúa de esta manera, querrá recordar que estas "resistencias" eran solo fingidas, y había componentes realmente activos, y seguían diferentes leyes de física.

Para resumir muy brevemente las otras respuestas:

• Una fuente de poder se caracteriza únicamente por su voltaje.
• Un consumidor de energía se caracteriza únicamente por su resistencia.
• La combinación de los dos determina cuál será la corriente (ley de Ohm:$I=\frac{U}{R}$).
• Si la corriente resultante es demasiado, sucederán cosas malas. En el mejor de los casos, un dispositivo de protección contra sobrecorriente se activará y cortará la alimentación. En el peor de los casos, algo se sobrecalentará y provocará un incendio.

Sin embargo:

De hecho, existen algunos dispositivos que limitan el flujo de corriente. Todavía obedecen los principios anteriores, pero pueden manipular su propia resistencia. Por ejemplo, un dispositivo que utiliza USB Power Delivery para cargarse puede preguntar a la fuente de alimentación cuál es la corriente máxima permitida, calcular la resistencia adecuada y luego usar algunos circuitos internos para arreglar eso (la forma más sencilla sería cargar solo el conjunto completo de las celdas de la batería si la fuente permite una corriente alta, de lo contrario desconectar algunas y cargarlas más tarde). Otro enfoque es que la carga se encienda y apague varias veces por segundo para que la resistencia promedio y la corriente promedio sean correctas, y se puede usar un capacitor para suavizar la corriente y evitar los picos cortos; esto se denomina modulación de ancho de pulso. .

Una tostadora limita la cantidad de corriente que fluye a través de ella a través de sus elementos resistivos que convierten todo en calor.

Un transformador conectado a la red eléctrica de CA limita la cantidad de corriente que fluye a través de sus devanados primarios a través de la inductancia: la inductancia es una forma de oposición al flujo de CA. Aunque los devanados consisten en alambre de cobre que tiene baja resistencia de CC, no provocamos un cortocircuito cuando conectamos un transformador "de pared" a un enchufe. Esto se debe a que una bobina genera su propio voltaje de CA que cancela la mayor parte del voltaje de CA aplicado. Esto se conoce como contador EMF .

Un dispositivo con motor, como una aspiradora, limita la cantidad de corriente que fluye a través de él también a través de la inductancia, ya que su motor contiene bobinas. Además, un motor giratorio genera un voltaje que equilibra el aplicado, que se denomina "EMF posterior", discutido en el mismo artículo anterior. La fuerza contraelectromotriz no se limita a la corriente alterna: un motor de CC que gira libremente sin hacer ningún trabajo (aparte de superar una pequeña cantidad de fricción) consume muy poca corriente, porque actúa como un generador, produciendo una fuerza contraelectromotriz casi igual Voltaje.

Una fuente de voltaje limita la corriente. Si aplicamos, digamos, 25,00 V a una carga que consta de una fuente de voltaje de 24,95 V de igual polaridad, con una resistencia de 1 Ω en serie, lo que en realidad tenemos es el equivalente a un circuito que aplica una tensión de 0,05 V a través de la resistencia. , y que producen solo 50 mA de corriente:

El esquema de la izquierda es el mismo que el de la derecha; Simplemente lo dibujé de manera diferente; como puede ver, las fuentes de voltaje se suman y cancelan, dejando 0.05V. Por lo tanto, la fuente de 24,95 V en serie con la de 1 Ω es muy eficaz para limitar la corriente. En este caso, los 25,00 V podrían ser una fuente de alimentación, como una fuente de alimentación, y la fuente de voltaje de 24,95 V podría representar la fuerza contraelectromotriz generada por un motor.

Si aplicamos una carga de trabajo al motor, disminuirá la velocidad y generará menos voltaje, lo que hará que fluya más corriente.

Cuando tapas la manguera de una aspiradora, el motor se acelera. ¿Porqué es eso? Intuitivamente, puede parecer que está tratando de trabajar más duro contra el bloqueo. Pero, de hecho, está acelerando porque no está moviendo aire y, por lo tanto, está haciendo menos trabajo. Menos trabajo significa que gira más rápido, más cerca de la frecuencia sincrónica en la que teóricamente estaría haciendo cero trabajo. Debido a esto, el aparato consume menos corriente.

Hice +1 en la respuesta de @gandalf61 por usar el término "voltaje constante", que es un concepto eléctrico importante, y el resto de esa respuesta también es acertada.

Agregaría que a menudo se discuten dos conceptos diferentes usando la misma palabra, "limitado".

En funcionamiento normal, la corriente que un aparato permitirá que fluya está limitada por su resistencia, o en el caso de motores o transformadores, una propiedad llamada "reactancia", las cuales se miden en ohmios y que para fines simples podemos considerar muy parecido Por ejemplo, en un circuito de 120 voltios, una bombilla con una resistencia de 144 ohmios permitirá que fluyan aproximadamente 0,8 amperios, lo que resultará en un consumo de energía de 100 vatios. Un calentador que emite, digamos, 1200 vatios permitirá que fluyan 10 amperios, y lo mismo ocurre con un motor que tiene una potencia nominal de 1200 vatios a una velocidad y carga determinadas.

A menudo escuchará que un fusible o disyuntor "limita" la corriente en un circuito. Creo que esto es engañoso, o al menos debemos entender que funciona de una manera muy diferente. Un fusible o disyuntor no tiene ningún efecto mientras la corriente esté por debajo de su límite. Cuando la corriente excede su límite, el interruptor o fusible "abre", es decir, rompe el circuito, de modo que no fluye corriente en absoluto. Digamos que enchufamos dos de esos calentadores de 1200 vatios en el mismo circuito, de modo que el consumo de corriente combinado fue de 20 amperios. (O imagine que un electrodoméstico falla de manera que la corriente pueda pasar por alto la resistencia, de modo que pueda fluir sin ningún límite). Si el circuito estuviera protegido por un fusible de 15 amperios (común para los hogares de América del Norte) , el fusible se quemaría y el circuito estaría muerto. Entonces es "limitado"

En contextos técnicos, los fusibles e interruptores se denominan "dispositivos de protección contra sobrecorriente"; si ve documentación que se refiere a "limitadores de corriente", probablemente se trate de dispositivos muy diferentes. Por ejemplo, hay componentes de resistencia variable que aumentan su propia resistencia a medida que fluye más corriente a través de ellos. Esto tiene el efecto de "dejar caer" más voltaje en este dispositivo, reduciendo el voltaje disponible en otras partes del circuito (suponiendo una fuente de voltaje constante) y, por lo tanto, la energía disponible para esos otros componentes. No los encuentra en proyectos de cableado doméstico; Creo que se usan en cosas como paquetes de baterías de herramientas eléctricas, para asegurarse de que la herramienta no intente extraer más corriente de la que es segura para las baterías.

Tu casa no sabe nada. _{((Jon Snow))}
Pero los constructores de electrodomésticos saben algo:

• Conocen el voltaje de su toma de corriente.
• Ellos saben cómo construir un transformador.
• Recuerdan bien la ley de Ohm:$I=V/R$

Dado que conocen el voltaje de su toma de corriente, pueden equipar el aparato con el transformador adecuado para obtener el voltaje de salida de su elección; y por supuesto construyen el maldito aparato, por lo que también conocen su resistencia; y con la ley de Ohm ahora hacen que la corriente fluya hacia el dispositivo. Y así es el juego, saben todo lo que hay que saber.

Todo puede explicarse por la resistencia de las partes involucradas.

• ¿Cómo limita un electrodoméstico la cantidad de corriente que fluye a través de él?

  • Limita la corriente comportándose como una resistencia.

• ¿Hay algunas resistencias configuradas en serie para reducir el flujo de corriente antes de que llegue al dispositivo?

  • La resistencia relevante es el propio dispositivo, pero hay una resistencia en serie que reduce un poco el flujo de corriente. Es el cable en sí. Solo tiene una pequeña resistencia, en comparación con el dispositivo, por lo que solo tiene un pequeño efecto.

• ¿Cómo “sabe” el circuito eléctrico de nuestra casa cuánta potencia entregar a cada enchufe?

  • Lo sabe por la resistencia del dispositivo que está conectado al enchufe.

Estoy seguro de que todas las demás respuestas son excelentes y brindan diversos grados de detalles de toda la física involucrada. Si alguien quiere una explicación más ingenua pero quizás más intuitiva, aquí está mi granito de arena.

En primer lugar, no pensemos en un dispositivo eléctrico como una colección de partes discretas (IC, capacitores, inductores, resistencias, etc.), sino como una caja negra. ¿Cómo "sabe" el circuito eléctrico de nuestra casa cuánta potencia entregar a la caja?

La respuesta es que no. Lo único que sabe el circuito eléctrico de la casa, es que alimenta a cualquier caja que se le enchufa con la misma cantidad de voltios, es decir, la misma fuerza (fuerza electromotriz, para ser pedantes). En otras palabras, simplemente sabe que debe intentar empujar electrones a través de esa caja con cierta fuerza (típicamente 120V para los EE. UU.).

Con esto en mente, es la caja la que sabe que se conectará a algo que intentará empujar electrones con 120 V de "fuerza" a través de ella. Como tal, está diseñado para hacer frente a esto. La caja puede ser más grande o más pequeña. Cuanto más grande es la caja, más electrones pueden pasar a través de ella con la misma fuerza (120 V), es decir, más corriente eléctrica (amperios) puede fluir a través de ella. Con esto, no me refiero al tamaño físico de la caja/dispositivo, sino a la resistencia eléctrica general del dispositivo.

Entonces, ¿cómo sabe cuánta corriente necesita? Esto depende de lo que hace la caja y cuán eficiente puede hacerlo. Consideremos una tostadora. Todo lo que necesita hacer es calentarse lo suficiente como para dorar un poco de pan, y hacerlo lo suficientemente rápido como para que no tenga ganas de tirarlo por la ventana. Esto significa que necesita usar una cierta cantidad de energía eléctrica, cualquiera que sea esa cifra. Por lo tanto, la caja, por así decirlo, está diseñada para que su resistencia permita suficiente corriente a través de ella para consumir esa cantidad de energía.

La cuestión es que, sin importar qué tan grande sea la caja, siempre resistirá que los electrones sean empujados a través de ella (a menos que la enfríes hasta casi el 0 absoluto, pero eso está fuera del alcance de esta respuesta). Esto significa que la caja se calentará a medida que esos electrones fluyan. Debido a esto, la caja está hecha de materiales que pueden manejar ese calor disipándolo al medio ambiente, preferiblemente antes de que la caja se incendie o se derrita.

En el caso de la tostadora, el elemento calefactor usa una cierta longitud de alambre de nicromo. Este cable está diseñado para tener la resistencia eléctrica adecuada para que pueda pasar suficiente corriente a través de él para que pueda ponerse al rojo vivo y tostar sus bollos. Es disipar el calor al pan.

En el caso de un fusible, el cable dentro del fusible está diseñado con una resistencia que le permite manejar con seguridad la corriente que se supone que debe dejar pasar. Si sucediera algo, como un aumento de voltaje o una disminución en la resistencia, lo que significa que ahora se pueden empujar más electrones, el cable del fusible se calienta más rápido de lo que puede disipar el calor y, en consecuencia, se derrite, rompiendo el circuito. y evitar que cualquier dispositivo que esté protegiendo se incendie y queme tu casa.

¿Cómo limita un electrodoméstico la cantidad de corriente que fluye a través de él?

Limitando su resistencia eléctrica para que el consumo de corriente (a tensión de red), así como el calor que necesita disipar, estén dentro de las especificaciones.

¿Hay algunas resistencias configuradas en serie para reducir el flujo de corriente antes de que llegue al dispositivo?

El dispositivo en sí es lo que proporciona la resistencia que determina la corriente. Como han señalado otros, según el dispositivo, puede tener una resistencia mayormente constante (p. ej., elementos calefactores de la tostadora) o puede ser algo más dinámico (p. ej., fuentes de alimentación conmutadas que se encuentran en los cargadores de teléfonos). Además, como han dicho otros, las resistencias se pueden usar para proteger componentes discretos dentro del dispositivo, y si bien contribuyen a la resistencia general del dispositivo, están ahí para proteger los componentes reales (LED, uniones de transistores, etc.), no el dispositivo en su conjunto, y yo diría que son insignificantes a los efectos de esta respuesta.

• ¿Cómo limita un electrodoméstico la cantidad de corriente que fluye a través de él?

Estrictamente hablando, la forma en que un aparato limita la corriente que fluye a través de él suele ser con un fusible, ya sea uno reemplazable o una parte de su placa de circuito que se derretirá si pasa demasiada corriente a través de él. Los dispositivos y aparatos electrónicos están diseñados para extraer solo una cierta corriente y si fluye más que eso, entonces algo salió mal.

En funcionamiento normal, el voltaje suministrado es más o menos constante, por lo que la cantidad de corriente consumida para dispositivos simples se basa en la resistencia del dispositivo. Un calentador puede tener dos elementos, cada uno de los cuales es básicamente una resistencia, si tiene uno encendido, consume 4A y si enciende ambos, cada uno consume 4A, por lo que el calentador consume 8A. Para los motores, tienen una resistencia en sus devanados y también crean un voltaje a medida que giran, por lo que el voltaje efectivo es menor cuanto más rápido van, por lo que la corriente es más alta cuando están arrancando, pero la potencia útil es la corriente multiplicada por su voltaje generado. , por lo que la corriente está limitada por la carga aplicada al eje del motor o, si la carga es demasiado para que el motor gire, la resistencia en los devanados.

• ¿Hay algunas resistencias configuradas en serie para reducir el flujo de corriente antes de que llegue al dispositivo?

A veces, pero por lo general, el dispositivo se crea de manera que el trabajo realizado por la corriente (la potencia es la caída de voltaje multiplicada por la corriente) hace algo útil. Por ejemplo, una fuente de alimentación USB normalmente será una fuente de alimentación de modo conmutado, el voltaje de la red se rectifica y luego se cambia para crear una CA de alta frecuencia que impulsa un pequeño transformador, y habrá un chip que detecta el voltaje extraído y regula cómo el interruptor funciona para garantizar que se mantenga dentro de los límites. Entonces, si conecta una lámpara USB a esa fuente de alimentación, los LED de la lámpara extraerán más corriente de ella, lo que hará que el voltaje caiga ligeramente, el chip lo detectará y aumentará la unidad al transformador, y porque más magnético el flujo en el transformador significa que se extraerá más corriente de la red eléctrica. Esto puede ser 90% eficiente,

Dos excepciones son algunos indicadores LED en algunos dispositivos, que a veces solo usan una resistencia, y algunos controladores LED cuentagotas capacitivos agregan una resistencia en serie para evitar grandes corrientes si se encienden en un pico en la forma de onda de CA. En el caso del indicador, generalmente se realiza en dispositivos de alta potencia y, en comparación, es una corriente tan pequeña que no importa para la eficiencia general del dispositivo, aunque el indicador en sí solo tiene una eficiencia del 1%, si indica si un El elemento de una plancha está encendido, entonces solo está desperdiciando el 0,1% de la potencia total del aparato. En el caso del gotero capacitivo, la resistencia solo necesita ser alta en comparación con la resistencia interna del capacitor para evitar que el capacitor se caliente y explote cuando enciende las luces.

Los aparatos utilizan la energía eléctrica para obtener algún efecto útil. A veces significa corrientes altas, como en el caso de una ducha eléctrica. Para un voltaje de 127 V, puede funcionar con una corriente de 40 A, lo que requiere cables gruesos entre los fusibles y la ducha.

Hay dispositivos industriales que necesitan corrientes mucho más altas (grandes motores, hornos de arco eléctrico, por ejemplo), el punto es que no se pueden usar dentro de una casa, porque el cableado no está diseñado para ellos.

No es que los electrodomésticos tengan alguna resistencia para limitar la corriente, sino que si necesitan corrientes altas, no son aptos para uso doméstico.

Tal vez se explique mejor con un ejemplo simple:

Digamos que quiere fabricar un radiador eléctrico simple:

1. La tensión (voltaje) de la red es una constante dada, digamos$Vo = 220 V$. (por supuesto que es CA, pero este valor es solo un promedio)

2. Sabes que para calentar una habitación determinada necesitarás decir$1kW$($1000$vatios) de potencia.

3. ¿Qué resistencia te proporcionará esa cantidad de energía?

Dado$W$, puedes determinar$R:$

La corriente utilizada por la construcción anterior es:

1. Paso 1: verifique cómo elegir los componentes de su sistema necesarios para realizar el trabajo.

2. Paso 2: Verifique cuánta corriente consumirá dicha configuración elegida de la red eléctrica (y si sus fusibles son lo suficientemente potentes como para dejar pasar esa corriente).

Ejemplo:

Quiere construir un radiador eléctrico de 1000 W (1kW) y la tensión media de la red es de 220 V.

La fórmula anterior le dice que necesitará usar una resistencia de 40 ohmios, que drenará una corriente de 5 amperios de la red.