¿Por qué el voltaje permanece igual en el circuito paralelo?

Este tipo de concepto erróneo puede ser aclarado por la propia definición.

El voltaje es la energía por electrón libre (que contribuye al flujo de corriente en el conductor), mientras que la corriente es la tasa de flujo de electrones libres a través del área de la sección transversal del conductor. En otras palabras, la corriente es el conteo de las cosas que pasan a través de la sección transversal dentro de un período de tiempo determinado y el voltaje es lo que impulsa las cosas.

La carga es una cantidad conservada. Lo que percibes como calor es la energía de las partículas ¹ que fluyen a la velocidad de deriva (alrededor de unos pocos milímetros por segundo). Es simplemente el voltaje que se convierte en calor. Los electrones libres no pueden oler alrededor y se dividen en consecuencia según la resistencia en cada ruta del circuito. Es solo un flujo aleatorio. Simplemente dan la vuelta y cuando se encuentra la división del camino, algunos van por un lado y otros por el otro.

Para profundizar más, consideremos una red paralela como la de aquí (ABCDEFA). La batería (CC) mantiene una diferencia de potencial (cuánto no importa por ahora) que es suficiente para que las cargas ² comiencen a fluir. Estas cargas encuentran un cruce B en el camino. Como se dijo anteriormente, no hay una condición específica que redirija los cargos a alguna dirección preferida. Es simplemente aleatorio. Por lo tanto, algunos siguen el camino BE, mientras que el resto va a través de CD para llegar a la batería.

decir la resistencia de$R_2>R_1$. ¿Qué pasaría? El tiempo que tardan las cargas en atravesar nadando$R_2$es mayor de lo que tarda$R_1$. Entonces, muchos cargos pueden salir de$R_1$dentro de un período de tiempo específico, mientras que el número es menor en caso de$R_2$. Y, esto sucede a los pocos segundos una vez que se establece la diferencia de potencial y es por eso que percibimos que la corriente a través$R_2$es menor que el que pasa$R_1$(que es la razón por la cual "la corriente se divide en circuitos paralelos").

Una vez que las cargas salen de las resistencias, el campo eléctrico de la batería es suficiente para volverlas locas (ya que el cable tiene una resistencia relativamente menor). Y, las cargas recuperan su energía una vez más. Esta es la razón por la que decimos que el voltaje es el mismo en circuitos paralelos ³ .

^{1: Mencioné "partículas" simplemente, porque los electrones libres no fluyen necesariamente a la velocidad de deriva (lo que puede llevar a otro concepto erróneo). Siempre están a velocidades relativistas. La velocidad de deriva es solo una representación de su contribución al flujo de corriente en la escala macro...}

^{2: De manera cruda, simplemente usé "cargas" porque el flujo de corriente convencional es de positivo a negativo, mientras que el flujo de electrones es al revés (lo cual es bastante difícil para mí de expresar). Y por cargas me refiero a partículas cargadas.}

^{3: También tenga en cuenta que el voltaje y la corriente siguen siendo los mismos para las resistencias de la misma resistencia, ya sea que estén en paralelo o en serie...}

La razón es que la carga se conserva. Incluso si parte de la energía se pierde en forma de calor, terminará con la misma cantidad de portadores de carga en el cable.

La conservación de la carga es una ley física que establece que el cambio en la cantidad de carga eléctrica en cualquier volumen del espacio es exactamente igual a la cantidad de carga que fluye hacia el volumen menos la cantidad de carga que fluye hacia afuera del volumen. En esencia, la conservación de carga es una relación contable entre la cantidad de carga en una región y el flujo de carga hacia y desde esa región.

Una sola resistencia conectada en paralelo con una fuente de voltaje como una batería puede dar razones confusas para un novato, por lo que se deben tener en cuenta algunas otras cosas.

Cualquier batería también tiene una resistencia interna (es como una resistencia en serie con la fuente de voltaje), y esta resistencia también varía con el estado de carga de la batería, es decir, la resistencia interna llega a ser un valor bastante grande. cuando la batería está "baja". Esta resistencia interna de una batería puede ser complicada de descifrar; ¡No intente conectar un amperímetro directamente entre los terminales de una batería!

Entonces, cuando la batería está nueva y el valor de la resistencia externa (de prueba) en paralelo con ella está en un rango que no hará que se sobrecaliente (lo que cambiaría abruptamente su valor a algo mucho más grande que lo marcado), es fácil para comprender que un voltímetro conectado a través de la resistencia será lo mismo que si la resistencia no estuviera allí, y el voltímetro está conectado directamente a la batería.

De la misma manera, agregar resistencias adicionales en paralelo a la primera tampoco debería cambiar materialmente el valor del voltaje medido en el primer caso a menos que la fuente de voltaje haya sido sobrecargada.

¿Esto ayuda? Algunos de los otros ejemplos parecían no tener en cuenta la idea de que la pregunta que se hacía parecía involucrar una resistencia (única) y una fuente de voltaje (única), que deben comprenderse completamente antes de agregar más cosas en paralelo, por no hablar de las características de las fuentes de voltaje real, particularmente una batería.

Dos puntos:

1) El voltaje a través de las dos resistencias es el mismo. La definición de un conductor perfecto es que no hay caída de tensión a lo largo de su recorrido. Por supuesto, nada es perfecto, pero el cobre es un muy buen conductor y sería difícil medir la caída de voltaje en segmentos relativamente cortos. En un circuito paralelo, los conductores a cada lado de los múltiples elementos resistivos mantienen voltajes casi idénticos. Es la corriente la que se divide. Como han señalado otros, la carga es una cantidad conservada (ya que es solo la cantidad de electrones), por lo que se "divide" entre los diversos elementos resistivos y luego se recombina en el otro lado, por lo que I_out es lo mismo que I_in en el fuente actual.

En el diagrama ofrecido por otro póster, Crazy Peanut de Waffle, hay un "cable" desde el comienzo de R1 hasta el comienzo de R2. En la teoría de circuitos, esa sección de "cable" no tiene resistencia y es equivalente a que ambas resistencias estén conectadas al mismo punto, lo que implica que tienen el mismo voltaje en sus lados positivos.

2) El calor proviene de la caída de energía cuando los electrones cruzan las resistencias. Dado que la cantidad de caída es la misma para cada electrón que pasa, la cantidad de calor es proporcional a la corriente (o número de electrones) que pasan. Los ingenieros eléctricos a veces hablan de cantidades transversales y cantidades transversales. El voltaje es una cantidad transversal, mientras que la carga es una cantidad transversal. Usted plantea la cuestión del calor, que es una medida de la generación de energía. El calor de cada resistencia en un circuito paralelo se calculará como el producto del voltaje (el mismo para cada uno) y la corriente (diferente e inversamente proporcional a las resistencias).

Debe pensar en el voltaje como presión y en la carga como el fluido que se empuja hacia adelante. Si cierra el grifo conectado a una manguera de jardín (disminuyendo la presión o por analogía el voltaje), el agua no disminuye en cantidad; más bien, solo disminuye el flujo de carga (corriente).

A medida que la batería fuerza la carga a través de la resistencia, esa energía se convierte en calor. Una batería ideal tiene suficiente potencia para que pueda suministrar la corriente sin ninguna caída de voltaje.

Con una batería real, debe tener en cuenta la resistencia interna de la batería. Esta resistencia está en serie con la resistencia en el circuito. Debido a eso, la corriente fluye efectivamente a través de un divisor de voltaje y se reduce el voltaje a través de la resistencia. Si el voltaje de la batería es$V_B$y su resistencia interna es$R_i$entonces el voltaje a través de la resistencia$R$es