Comprender el voltaje y la potencia en la analogía de fluidos para circuitos de CC

Question

Comprender el voltaje y la potencia en la analogía de fluidos para circuitos de CC

4 mate

Estoy tratando de comprender los circuitos eléctricos (es decir, voltaje, corriente, potencia y resistencia). En su mayor parte, todo tiene perfecto sentido, pero por alguna razón no siento que entienda la definición adecuada de poder. Sí, entiendo la fórmula. $V=IR$ y $P=IV$ , pero soy un firme creyente de que realmente no entiendes algo hasta que puedas explicárselo a otra persona en términos sencillos (lo que no puedo hacer con confianza en este momento).

Tal vez pueda explicar mi confusión usando la analogía del agua (que no me gusta especialmente, pero usaré a cualquiera con fines ilustrativos). Entiendo que si el agua fluye a través de una manguera (o tubería), la cantidad de agua en un lugar específico por segundo es análoga a la corriente eléctrica, la presión al voltaje y el ancho de la tubería a la resistencia.

Ahora imaginemos dos mangueras... una tiene el doble de resistencia (lo que significa que tiene un ancho físico más pequeño que la otra). Pero también nos aseguramos de que ambas mangueras tengan la misma corriente (lo que significa que la manguera más pequeña tiene el doble de voltaje (presión de agua)).

Si tuviéramos que golpear algunos molinos de viento de juguete con el agua que sale de cada una de estas mangueras (desde la misma distancia, por supuesto), entiendo que comenzarían a girar a la misma velocidad, u otra forma de decir esto podría ser que el trabajo hecho sobre ellos es el mismo.

Ahora aquí es donde comienza mi confusión, porque en esta situación, la corriente es la misma para ambas mangueras, pero la potencia (vatios) se duplica para la manguera que requiere el doble de voltaje para mantener la misma corriente (debido a que tiene el doble de resistencia).

Cuando pienso en la palabra "poder" y algo que tiene el doble de poder que otra cosa, mi mente instantáneamente piensa que es el doble de poderoso y, por lo tanto, puede ejercer más fuerza o hacer más trabajo en objetos externos. Pero aquí parece que la corriente es lo que determina la velocidad a la que giran los molinos de viento, o qué tan brillante sería una bombilla en un circuito eléctrico cerrado. De hecho, parece que la "potencia" en este contexto es un requisito, o la cantidad de esfuerzo necesario para mantener la corriente a un ritmo constante dado un cierto voltaje. Esto también me hace pensar que la manguera con el doble de potencia es menos eficiente (obviamente debido a la resistencia). Pero pensar en el poder de esta manera parece contrario a la intuición, y tal vez no esté entendiendo algo importante aquí. ¿Es el poder verdaderamente el 'esfuerzo requerido' por el circuito para funcionar o se trata de 'trabajo potencial' que un circuito puede ejercer sobre cosas externas. Cualquier aclaración es muy apreciada.

Peter - Reincorporar a Monica

Tenga en cuenta que cuando el agua sale de la manguera, está dejando la metáfora de la corriente eléctrica (cableada). También es útil darse cuenta de que las ecuaciones son válidas para un sistema que ha llegado a un equilibrio; la corriente observada es la consecuencia del voltaje aplicado y la resistencia dada. Esto significa que si tiene que "presionar" violentamente los electrones con alto voltaje a través de una alta resistencia para causar cierta corriente, entonces se realiza mucho trabajo; mucho más que si la misma corriente fluye ya con poco "empuje" (porque hay menos resistencia).

R.Joshi

Probablemente no sea suficiente para una respuesta: el molino de viento como una resistencia fija, por lo que la potencia a través del molino de viento con la misma corriente en ambos casos es la misma. Es la resistencia de manguera la que tiene la mayor disipación de potencia. Entonces, si imagina un divisor de potencial simple con un molino de viento y resistencias de manguera, puede tener más sentido.

marca lakata

Hacer girar un molino de viento ideal (uno sin fricción y con aspas sin masa de inercia) requiere solo un toque infinitesimal y luego girará infinitamente rápido. Es mejor no imaginar el agua chorreando contra el molino de viento; en realidad, es un problema complicado cuando piensas en la fricción del aire en el mundo real, etc. (¡De hecho, me recuerda al infame problema del rociador de Feynman !)

eric lippert

También encuentro problemática la analogía del agua. En su lugar, imagine ladrillos deslizándose por una pendiente. Cada ladrillo es una unidad de carga. El número de ladrillos que pasan por un punto fijo en un segundo es la corriente. La altura de la colina es el voltaje, y la fricción que frena los ladrillos es la resistencia. Esta analogía también tiene problemas significativos, pero tal vez sea lo suficientemente diferente de la analogía del agua como para darle una idea de su pregunta.

Lorenzo Donati apoya a Ucrania

<rant> Odio de todo corazón la analogía del agua con los fenómenos eléctricos. Solo da una ligera idea de la comprensión de los conceptos básicos (por ejemplo, el actual "fluye como el agua"), pero te da grandes dolores de cabeza cuando intentas comprender incluso temas un poco más avanzados. “OK, ese alambre es como una tubería; cortas la tubería y sale agua; cortas el alambre y empiezan a caer electrones, ¡ claro !”. Derecho. De hecho, en el laboratorio de mi escuela tenemos un conserje especialmente capacitado para limpiar todo el desorden de electrones que los estudiantes dejan en el piso durante las horas de laboratorio.</rant> Triste realidad: las ecuaciones de Maxwell son difíciles.

Respuestas (8)

Comprender el voltaje y la potencia en la analogía de fluidos para circuitos de CC

Tenga en cuenta que cuando el agua sale de la manguera, está dejando la metáfora de la corriente eléctrica (cableada). También es útil darse cuenta de que las ecuaciones son válidas para un sistema que ha llegado a un equilibrio; la corriente observada es la consecuencia del voltaje aplicado y la resistencia dada. Esto significa que si tiene que "presionar" violentamente los electrones con alto voltaje a través de una alta resistencia para causar cierta corriente, entonces se realiza mucho trabajo; mucho más que si la misma corriente fluye ya con poco "empuje" (porque hay menos resistencia).
Probablemente no sea suficiente para una respuesta: el molino de viento como una resistencia fija, por lo que la potencia a través del molino de viento con la misma corriente en ambos casos es la misma. Es la resistencia de manguera la que tiene la mayor disipación de potencia. Entonces, si imagina un divisor de potencial simple con un molino de viento y resistencias de manguera, puede tener más sentido.
Hacer girar un molino de viento ideal (uno sin fricción y con aspas sin masa de inercia) requiere solo un toque infinitesimal y luego girará infinitamente rápido. Es mejor no imaginar el agua chorreando contra el molino de viento; en realidad, es un problema complicado cuando piensas en la fricción del aire en el mundo real, etc. (¡De hecho, me recuerda al infame problema del rociador de Feynman !)
También encuentro problemática la analogía del agua. En su lugar, imagine ladrillos deslizándose por una pendiente. Cada ladrillo es una unidad de carga. El número de ladrillos que pasan por un punto fijo en un segundo es la corriente. La altura de la colina es el voltaje, y la fricción que frena los ladrillos es la resistencia. Esta analogía también tiene problemas significativos, pero tal vez sea lo suficientemente diferente de la analogía del agua como para darle una idea de su pregunta.
<rant> Odio de todo corazón la analogía del agua con los fenómenos eléctricos. Solo da una ligera idea de la comprensión de los conceptos básicos (por ejemplo, el actual "fluye como el agua"), pero te da grandes dolores de cabeza cuando intentas comprender incluso temas un poco más avanzados. “OK, ese alambre es como una tubería; cortas la tubería y sale agua; cortas el alambre y empiezan a caer electrones, ¡ claro !”. Derecho. De hecho, en el laboratorio de mi escuela tenemos un conserje especialmente capacitado para limpiar todo el desorden de electrones que los estudiantes dejan en el piso durante las horas de laboratorio.</rant> Triste realidad: las ecuaciones de Maxwell son difíciles.

knzhou · Answer 1

Ahora imaginemos dos mangueras... una tiene el doble de resistencia (lo que significa que tiene un ancho físico más pequeño que la otra). Pero también nos aseguramos de que ambas mangueras tengan la misma corriente (lo que significa que la manguera más pequeña tiene el doble de voltaje (presión de agua)). Si tuviéramos que golpear algunos molinos de viento de juguete con el agua que sale de cada una de estas mangueras (desde la misma distancia, por supuesto), tengo entendido que comenzarían a girar a la misma velocidad.

De ahí viene la confusión: no estás interpretando la ecuación $P = IV$ correctamente. La ecuación establece que la potencia disipada en un objeto es igual a la corriente a través de ese objeto, multiplicada por la caída de voltaje a través de ese objeto.

cuando aplicamos $P = IV$ a una resistencia, que has correspondido a una manguera, $P$ es la potencia disipada en esa resistencia , mientras que $V$ es la diferencia de voltaje entre los dos extremos de la resistencia. Para una corriente fija, la potencia disipada en un resistor de mayor resistencia es mayor, porque la caída de tensión es mayor.

Esto es independiente de cuánta energía se disipa en el molino de viento, que es $I V$ donde $V$ es la caída de voltaje a través del molino de viento . En otras palabras, la cantidad de energía que pierde en la manguera depende de la caída de presión a través de la manguera, mientras que la cantidad de energía que entrega al molino de viento depende de la presión del agua cuando sale de la manguera.

Por ejemplo, el amperaje es como la presión si aplica dinámica de fluidos en los 'agujeros' antes mencionados

Óscar Bravo · Answer 2

Óscar Bravo

Para ampliar la respuesta de BowlOfRed, su premisa original está equivocada. Leí su análisis original y, aunque en su mayoría es correcto, creo que piensa que igual corriente = igual velocidad. Eso no es correcto. Igual corriente = igual caudal (es decir, litros/segundo).

En la analogía del agua, la resistencia corresponde al área de la tubería, por lo que una tubería de alta resistencia tiene un área más pequeña. Para que tenga la misma corriente y, por lo tanto, fluya, el agua debe tener una velocidad más alta.

En una tubería, el agua sale perezosamente, mientras que en la otra sale a chorro con un burbujeo. Dirigido a un balde, lo llenarían al mismo tiempo (misma corriente/flujo), pero el agua a chorro puede hacer más trabajo (mayor presión/voltaje).

JMac

Todavía podría tener una restricción aguas arriba y luego hacer que la tubería se ensanche nuevamente al mismo diámetro que la otra. Esto le daría la misma corriente y velocidad al flujo, al mismo tiempo que aumentaría la resistencia y, por lo tanto, la potencia consumida en la tubería con la restricción. Aunque su analogía tuvo algunos problemas por esta razón, no es el problema principal con el que se está encontrando.

Tanner - reincorporar a las personas LGBT

Esta respuesta me parece poco sólida. Sabemos que en la analogía de la tubería de agua, la presión del agua corresponde al voltaje eléctrico y la corriente del agua corresponde a la corriente eléctrica. Parece que estás comparando la energía eléctrica con la velocidad lineal del agua, lo cual es una falacia. La analogía correcta de la energía eléctrica es la energía del agua, no la velocidad del agua. Estás escribiendo como si la correspondencia entre velocidad y potencia fuera significativa, pero que yo sepa, es solo una coincidencia.

Tanner - reincorporar a las personas LGBT

Lo que es más importante, su respuesta sugiere que la presencia de una resistencia hace que otra cosa reciba una gran cantidad de energía (porque, en su escenario, la presencia de una tubería estrecha hace que otra cosa que no sea la tubería reciba una gran cantidad de energía). Eso está mal.

Óscar Bravo

Tipo; El OP está preguntando acerca de los circuitos eléctricos . El OP luego menciona la analogía inexacta del agua en una tubería. Estoy tratando de señalar una falla fundamental en el razonamiento del OP (esa corriente igual = velocidad igual). @TannerSwett: la potencia adicional proviene del motor principal (batería/bomba): hemos definido una corriente/flujo constante, por lo que si aumenta la resistencia, el motor principal tiene que hacer más trabajo, por lo tanto, más potencia. No está mal.

JMac

@OscarBravo OP habla de corriente de agua , no de velocidad. Luego relaciona la corriente entregada al ventilador con la velocidad a la que giraría el molino de viento. No estaba tratando de decir que la misma corriente es la misma velocidad de flujo. Estaba relacionando la velocidad del molino de viento con la corriente de agua, que es más o menos equivalente a la cantidad de energía entregada a una carga en relación con su corriente. La velocidad del molino de viento es análoga a la intensidad de una bombilla, por ejemplo, en esta analogía.

Óscar Bravo

@JMac Bueno, su publicación original era bastante vaga y usaba una fraseología inexacta (como intensidad cuando debería ser potencia ). De todos modos, estoy seguro de que con todos los excelentes comentarios, ya lo ha descubierto.

cms · Answer 3

Olvida las analogías y solo mira las unidades.

Tu mismo lo dijiste:

pero soy un firme creyente de que realmente no entiendes algo hasta que puedas explicárselo a otra persona en términos sencillos

No hay nada que diga que los términos simples tienen que ser viejos análogos cansados. Simplemente tome lo que está estudiando al pie de la letra:

Voltaje

El voltaje se mide en (sorpresa) voltios. Pero un voltio es un julio por culombio, o:

Voltaje = \frac{[Energía]}{[Cargar]}

$\text{Voltage} = \frac{ \text{[Energy]} }{ \text{[Charge]}}$

Actual

La corriente se mide en amperios y un amperio es un culombio por segundo, o:

Actual = \frac{[Cargar]}{[Hora]}

$\text{Current} = \frac{ \text{[Charge]} }{ \text{[Time]}}$

Poder

La potencia se calcula como $P=IV$ simplemente porque así es como funcionan las unidades:

Poder = \frac{[Cargar]}{[Hora]} \frac{[Energía]}{[Cargar]} = \frac{[Energía]}{[Hora]}

$\text{Power} = \frac{ \text{[Charge]} }{ \text{[Time]}}\frac{ \text{[Energy]} }{ \text{[Charge]}} = \frac{ \text{[Energy]} }{ \text{[Time]}}$

El análisis dimensional suele ser una buena herramienta, pero en realidad no son términos sencillos.

TazónDeRojo · Answer 4

TazónDeRojo

Si tuviéramos que golpear algunos molinos de viento de juguete con el agua que sale de cada una de estas mangueras (desde la misma distancia, por supuesto), entiendo que comenzarían a girar a la misma velocidad, u otra forma de decir esto podría ser que el trabajo hecho sobre ellos es el mismo.

Pero dijiste que la presión en uno era más alta que en el otro. Eso significa que el agua saldrá disparada más rápido. Cada bit de agua se mueve más rápido y es capaz de realizar un trabajo mayor que un bit equivalente del que se mueve más lento. Uno hará girar los molinos de viento, pero el otro los hará girar muy rápido.

Y dado que el caudal de cada manguera es el mismo, eso significa que la manguera de mayor presión puede hacer más trabajo.

knzhou

Eso no está bien. Una manguera con mayor resistencia crea una mayor caída de presión a lo largo de ella. Eso no es lo mismo que la presión que sale por el otro extremo, que es lo que hace girar el molino de viento.

elio fabri

Soy un firme creyente de que realmente no entiendes algo hasta que puedas explicárselo a otra persona en términos sencillos . Si esto es cierto, entonces realmente no he entendido la corriente eléctrica, etc. De hecho, no pude seguir todas las respuestas que obtuviste y, en términos generales, encuentro la analogía del agua inútil y engañosa. Sólo algunos ejemplos de su insuficiencia.

elio fabri

En su manguera hay un flujo de agua (= corriente). Hay una presión (= voltaje, pero esto es cuestionable). Pero también hay una velocidad del agua, sin analogía eléctrica. He leído sobre la presión del agua que sale de la manguera como una cantidad relevante. Pues esta presión no es más que presión atmosférica, la misma en todos los casos. El trabajo que puede hacer el agua en el molino de viento depende de su energía cinética, una cantidad que nadie ha mencionado.

knzhou

@ElioFabri Por supuesto que no es una analogía perfecta. Cuando el agua sale de la manguera, la presión se convierte en energía cinética según el principio de Bernoulli. Pero los dos pueden reclasificarse como el mismo tipo de cosas: la presión es en realidad solo una medida de energía potencial.

knzhou

@ElioFabri Obtienes lo mismo en electricidad para campos muy fuertes; los electrones serán arrancados de un material, y su potencial se convertirá en la energía potencial habitual.

Reino UnidoMonkey

@knzhou "Una manguera con mayor resistencia crea una mayor caída de presión" y esto es exactamente lo que sucederá si toma una manguera estrecha y la conecta a una grande. La presión total será la misma, entre la tubería pequeña y la grande; pero el pequeño tiene un área más baja, lo que significa fuerza reducida. Por lo tanto, cuando la tubería pequeña vuelve a ser grande en el otro extremo (es decir, cable -> resistencia -> cable), la presión resultante se reducirá. Hay una caída de presión en la sección delgada de la tubería cuando se compara la sección grande justo a cada lado.

JMac

@ElioFabri En la analogía, la velocidad del agua sería análoga a la velocidad a la que se lleva la carga. El agua que sale de la manguera estará a presión atmosférica a menos que sea un flujo supersónico. Creo que la razón por la que nadie mencionó la energía cinética es porque está comparando la potencia del molino de viento directamente con la corriente, por lo que no tiene mucho sentido tratar de compararla con otra cosa cuando no es el ejemplo dado.

Walter Mitty · Answer 5

La analogía con el agua que fluye podría ser más útil si observara un escenario ligeramente diferente. En lugar de una manguera que chorrea contra un molino de viento de juguete, considere una represa hidroeléctrica. Hay energía almacenada en el agua sobre la represa, hay un sistema de tuberías que guían el agua a una turbina y hay una tubería de salida que permite que el agua usada fluya hacia el río debajo de la represa. Si parte del sistema de tuberías es horizontal, existe cierta pérdida de presión en la tubería de un extremo al otro del tramo horizontal. Pero es pequeño y representa energía perdida. Hay una gran caída de presión entre la entrada de la turbina y la salida de la turbina, y eso representa la energía que se extrajo del agua y se convirtió en electricidad. Y hay algo de presión en el tubo de salida,

Pero en la descripción anterior, he cambiado sutilmente el enfoque del poder a la energía. Y aquí es donde necesitas expandir tu bolsa de conceptos. El poder y la energía son conceptos estrechamente relacionados, pero no son lo mismo. La represa hidroeléctrica se mide en términos de potencia (kilovatios) pero la compañía eléctrica te vende electricidad en términos de energía (kilovatios-hora). La potencia es básicamente energía por unidad de tiempo. O dicho al revés, la energía es potencia integrada a lo largo del tiempo. Si se toma un tiempo para comprender tanto el poder como la energía, puede que le resulte más fácil comprender ambos conceptos mejor de lo que puede comprender cualquiera de los dos.

La energía se puede medir en julios, ergios o electronvoltios, así como en kilovatios-hora. Las mismas unidades se pueden utilizar como medidas de trabajo. De hecho, los conceptos de trabajo y energía están muy relacionados. El trabajo es básicamente energía transferida de un sistema a otro.

granjero · Answer 6

El circuito que ha descrito podría verse así con dos tubos $AB$ y $CD$ con el mismo diámetro interno pero uno con el doble de longitud (resistencia) del otro.
Para completar el circuito, el agua que sale de los extremos del tubo se vuelve a bombear al depósito de agua para mantener una altura constante.
Este último bit es análogo a la reacción química en una celda que mantiene constante la diferencia de potencial entre los terminales (cabeza de agua).

Hay una diferencia de presión ( $\equiv$ diferencia de potencial) $P \,(=h\rho g)$ a través del tubo $AB$ y la tasa de flujo de agua ( $\equiv$ actual) es $\dot q$ .
Si el área de la sección transversal del tubo es $A$ entonces la fuerza neta sobre el agua en el tubo $(P - P_{\rm atmos}) A$ y el trabajo realizado por segundo (potencia) para impulsar el agua a través del tubo es $(P - P_{\rm atmos}) A \times v =\Delta P\,\dot q$ donde $v$ es la velocidad del agua.
Entonces tenemos $\Delta P\,\dot q\equiv VI$ para el circuito eléctrico.
Para el tubo inferior, la diferencia de presión es el doble que la del tubo superior y la potencia para impulsar el agua a través del tubo inferior es el doble que para el tubo superior como diferencia de presión ( $\equiv$ diferencia de potencial) es el doble de grande.

¿Dónde hace ese trabajo por segundo?
Impulsa el agua a través de las tuberías y genera calor debido a la fricción del fluido (viscosidad) a razón de $\Delta P\,\dot q$ del mismo modo que la diferencia de potencial conduce una corriente a través de una resistencia con generación de calor.

los molinos de viento ( $\equiv$ amperímetros) al final ambos giran a la misma velocidad indicando así que el caudal de agua es el mismo.
Si los molinos de viento no tienen fricción, entonces el agua no pierde energía cinética a medida que fluye sobre las paletas y, por lo tanto, no hay transferencia de energía a los molinos de viento equivalente a decir que un amperímetro tiene resistencia cero.

usuario6784003 · Answer 7

Por lo que puedo ver, la pregunta que está haciendo es "¿Qué es la potencia en los circuitos eléctricos?" y has tratado de modelar esto usando una analogía de agua en tuberías.

Creo que la analogía presenta muchas dificultades, por lo que me gustaría sugerir abandonarla y mirar en su lugar a...

Resistencias! :-)

Lo que pasa con las resistencias es que cuando les aplicas un voltaje, fluye algo de corriente. Si aplica más voltaje, fluye más corriente. Si de alguna manera logra aumentar la resistencia, fluye menos corriente.

la relación entre corriente, voltaje y resistencia está unida por V=IR.

Cuando tiene un voltaje entre dos puntos en un circuito y una corriente que corre entre ellos, se generará algo de calor.

El calor es energía y se mide en julios.

Si enciende una cocina eléctrica, el anillo se calienta más y más. Esto se debe a que cada vez se agregan más julios de energía al anillo.

La tasa a la que se agrega la energía es Potencia.

Potencia = Joules por segundo

P=J/s

La potencia también es igual a la corriente por el voltaje

P=VI

Se mide en vatios, que son julios por segundo.

Más potencia significaría que se agregaron más Joules de energía al anillo por segundo y el anillo de cocina se calentaría más rápido.

La razón por la que tienes al cuadrado en la fórmula de potencia en una resistencia se debe a la sustitución.

P=VI

pero V=IR

entonces P=I(IR)

PAG = {yo}^{2} R

$P=I^{2}R\,$

y

yo = V / R

$I=V/R\,$

asi que

PAG = V (V / R) .

$P=V(V/R)\,.$

PAG = V^{2} / R .

$P=V^{2}/R\,.$

El voltaje, la corriente, la resistencia y la potencia están bloqueados entre sí para cada resistencia en el circuito.

En circuitos con resistencias en serie, las corrientes serán todas iguales y los voltajes variarán dependiendo de la idea del "divisor de potencial".

La corriente total será el voltaje sobre todas las resistencias en serie dividido por la suma de sus resistencias.

Si multiplica esta corriente por la resistencia de cada resistencia y las suma, encontrará que el total es igual al voltaje en todas ellas y que la tensión en cada resistencia es proporcional a la resistencia de esa resistencia.

Esto significa que la potencia se disipará en cada resistencia del circuito.

ahora, se considera que los cables en los diagramas de circuitos no tienen resistencia.

Desafortunadamente, ¡esto no es cierto en el mundo real!

El alambre tiene una resistencia inherente al material. Cada hebra de cobre delgado puede considerarse una resistencia. Todas las hebras juntas pueden considerarse resistencias en paralelo. Así que cuantos más hilos y más grueso sea el cable, menor será la resistencia.

Si incluye esta resistencia en sus cálculos, una resistencia más baja significa una caída de voltaje más baja para la misma corriente y, por lo tanto, una pérdida de energía más baja.

Si tiene grandes corrientes que fluyen, debe considerar la energía que se convierte en calor en los cables.

Esta es la razón por la que debe colocar un cable más grueso para las cocinas que para las luces y también por la que debe desenrollar los cables de extensión cuando los utiliza cerca de su capacidad máxima.

Si no lo hace, el calor perdido por el cable no podrá escapar del rollo y se calentará cada vez más, ¡posiblemente derritiendo el aislamiento!

Carlos Russell · Answer 8

Carlos Russell

Podría imaginarse que para el mismo voltaje y dos valores de resistencia diferentes no podría haber la misma salida de 'corriente'. Joule descubrió que el calor disipado en un cable era proporcional al 'cuadrado' de la corriente que lo atravesaba. Por lo tanto, 4v/1Ω = 4 amperios y 4v/2Ω = 2 amperios. Esto daría 4^2 amperios * 1 ohmio = 8 vatios en el primer caso y 2^2 amperios * 2 ohmios = 16 vatios en el segundo caso.

Multiplicar ambos por segundos = Joules, la cantidad de trabajo realizado o la energía térmica disipada.

JMac

Su ejemplo fue usar una corriente fija a través de un voltaje variable, no un voltaje fijo y corriente variable.

Carlos Russell

Reducir a la mitad o duplicar el área de la sección transversal aumenta o reduce la potencia de salida en un factor de 4 o 1/4, es decir. 2^2 o 1/2^2. Esto no puede, según tengo entendido, equipararse con el doble o la mitad del voltaje.

JMac

¿Quién dijo algo sobre reducir a la mitad o duplicar el área? Está usando una analogía hidráulica con un caudal fijo, que corresponde a una corriente fija. Luego dijo que comparara con un tubo del doble de resistencia, lo que en la analogía se hace fácilmente variando el diámetro. Para obtener un caudal fijo a través de una resistencia diferente, debe variar la presión (análogo de voltaje). En su ejemplo, la segunda manguera tendría el doble de presión por la doble resistencia, como se indica en la pregunta. Reducir a la mitad o duplicar el diámetro es irrelevante.

Carlos Russell

'Ahora imaginemos dos mangueras... una tiene el doble de resistencia (lo que significa que tiene un ancho físico más pequeño que la otra). Según tengo entendido, este ancho más pequeño equivale a 1/4 del área de la sección transversal. ce, que en la analogía se hace fácilmente variando el diámetro. Para obtener un caudal fijo a través de diferentes resistencias

JMac

Eso todavía no explica por qué está usando un voltaje fijo y una corriente variable en su ejemplo.

Carlos Russell

Y esto por el mismo valor de corriente en las mangueras. ¿No es esto lo que él da y pide aclaración? De cualquier manera que uno lo mire, el escenario original tiene, por implicación, los mismos parámetros para dos mangueras idénticas que entregan la misma potencia a los molinos de viento. Duplicar la resistencia en una de esas mangueras manteniendo su mismo valor de corriente requiere duplicar la presión. Los vatios I^2*R aún se aplican para duplicar la potencia. Si el molino de viento no estuviera clasificado para el vataje más alto, seguramente se quemaría más rápido.

JMac

La corriente está en amperios. Tienes dos ecuaciones con 4 voltios y estás calculando valores diferentes para el amperaje. Eso es lo contrario de la pregunta, ya lo que quería llegar. Además, OP parece haber hecho ya los cálculos que mencionas, estaba tratando de averiguar qué significaba eso y cómo se relacionaba con todo. Esto no explica eso.

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Voltaje

Actual

Poder

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