¿Cómo se relaciona la ley de Ohm con la transferencia de energía?

Tratando de abordar este concepto erróneo:

Comienzo con una resistencia de 1 ohm por el cable y 6 amperios que dan como resultado 6 voltios. Sin embargo, cuando me encuentro con la resistencia, la resistencia aumenta hasta, digamos, 3. ¿Disminuye la corriente al mismo ritmo que aumenta la resistencia? Entonces, si la resistencia baja a 3, ¿la corriente será 2 para que al final tenga una diferencia de potencial de 6? Si ese es el caso, ¿por qué pierdo 3 voltios después del primer componente, ya que no hay cambios en la diferencia de potencial?

En un circuito como el que dibujaste, la corriente NO CAMBIA alrededor del circuito. Todos los electrones que parten de un extremo tienen que llegar al otro extremo. En su lugar, considérelo como una carretera que comienza con varios carriles y luego se estrecha. Todos los autos intentan cruzar el tramo estrecho, pero terminan más juntos (más colisiones = más disipación de calor). Traté de ilustrar con un diagrama:

Menos "carriles" = más electrones por carril = mayor resistencia = mayor caída de voltaje y disipación de energía. La caída de voltaje total viene dada por la batería: cómo termina distribuyéndose entre los diferentes componentes depende de su resistencia relativa. Si el circuito consta de varias resistencias en serie$R_i$entonces la caída de tensión en cualquiera de ellos es

es decir, escala con la resistencia de cada componente, precisamente porque la corriente es la misma en cada componente.

Hay una transferencia de energía siempre que hay un cambio de potencial, no una diferencia de potencial. El potencial (eléctrico), medido en voltios, es la energía potencial eléctrica (EPE) de una unidad de carga en un punto particular del circuito.

Entonces, imagine una partícula de carga unitaria que viaja en la dirección de la corriente. Comienza con un potencial más alto (por lo tanto, una EPE más alta) y viaja a través del circuito. A medida que la carga de la unidad viaja a través de las resistencias, hay una transferencia de energía de EPE a calor. Entonces, la carga unitaria pierde EPE a medida que pasa por la resistencia y, por lo tanto, pierde potencial. Eventualmente, la carga de la unidad regresa a la batería, llegando con un potencial más bajo. La batería luego restaura el potencial de carga de la unidad a su nivel normal.

Si desea una analogía, se puede adoptar una de energía potencial de gravitación: imagine que tiene un GPE determinado y está en un trineo deslizándose por un camino horizontal suave. En esta analogía, usted es el portador de carga, y el camino horizontal suave es un cable ideal de resistencia cero/insignificante. Entonces tu trineo se desliza por una pendiente. La pendiente es análoga a la resistencia, donde en lugar de convertir EPE en calor, está convirtiendo GPE en KE. (El valor de KE que tiene el trineo en esta analogía no importa). Al final, usted y su trineo están bastante abajo. Entonces, un ascensor lo lleva de regreso a la altura inicial nuevamente (la batería).

Si se pregunta de dónde surge la EPE, entonces, desde mi comprensión básica, la batería establece un campo eléctrico a lo largo del cable para acelerar los portadores de carga a lo largo de él, y es este campo el que proporciona la EPE (como el campo de gravitación en la Tierra proporciona la GPE). ), por así decirlo.