¿Por qué la caída de voltaje a través de la resistencia contradice la ley de Ohm?

En primer lugar, la ley de Ohm solo establece que la corriente a través de un conductor metálico es directamente proporcional a la diferencia de potencial a través de él. Hay varios casos como semiconductores, soluciones de electrolitos, medios gaseosos en los que no se aplica la ley de ohm.

Según lo que sé sobre la ley de ohmios, si aumentas la resistencia, la corriente disminuye, pero el voltaje se mantiene igual.

Sí, si la fuente impulsora es una fuente de voltaje ideal, el voltaje a través de la resistencia permanecerá igual sin importar la magnitud de la resistencia. Pero, si es una fuente de corriente ideal, el voltaje CAMBIARÁ de acuerdo con la resistencia conectada a través de sus terminales, pero la corriente permanecerá constante. Ambos escenarios cumplen la ley de Ohm.

Sin embargo, en realidad, sé que habrá una disminución de voltaje si "aumento" la resistencia.

En este caso, supongo que está hablando de una fuente de voltaje real, por ejemplo, una celda seca. Y al aumentar la "resistencia", solo puedo suponer que está hablando de aumentar la carga, ya que en la vida real, aumentar la resistencia no disminuirá la salida de voltaje de una fuente de voltaje de la vida real.
Tenga en cuenta que todas y cada una de las fuentes de voltaje en el mundo real tienen cierta resistencia interna. Vea la figura a continuación,

Aquí, cuando la corriente fluye en este circuito, debido a los ohmios, debe caer algo de voltaje a través de la resistencia interna r, lo que hace que el voltaje de salida, es decir, el voltaje disponible en los terminales de la celda a través de la resistencia R, caiga o aumente a medida que R disminuye o aumenta. .

Espero que esto aclare tu duda.

EDITAR: tenga en cuenta que el circuito que proporcionó es un método inadecuado para medir el voltaje en un elemento. Aquí no está midiendo el voltaje a través de la resistencia, pero está midiendo el voltaje a a través de los terminales de la celda con la resistencia en serie que aparece como la resistencia interna de la celda.Por lo tanto, es incorrecto aplicar la ley de Ohm de la forma en que lo indicó en este escenario. Recuerde que el voltímetro está conectado en paralelo mientras que el amperímetro está en serie. Aquí, en este escenario, la resistencia interna de la celda aumenta y actúa como una celda muerta, con un voltaje decreciente. La razón de esto es que cada voltímetro analógico tiene una resistencia en serie interna que puede dificultar la lectura si la impedancia interna de la fuente es demasiado alta. Un voltímetro analógico necesita una corriente mínima a través de él para que el puntero se mueva, ya que emplea efectos electromagnéticos. Si la impedancia interna de la fuente es demasiado alta, esta corriente mínima no fluirá y el medidor mostrará menos de lo que debería. Por ejemplo, un voltímetro puede necesitar 100 microamperios para una desviación completa, si la resistencia interna de la fuente limita esta corriente a 95 microamperios de la misma fuente,

En el caso de los voltímetros digitales, también existe una red divisoria de potencial más la impedancia de entrada de los dispositivos activos, que también darán lecturas de bajo valor si la fuente impulsora tiene una impedancia demasiado alta.

El problema con su configuración de prueba es que no está midiendo el voltaje a través de la resistencia que está cambiando. Estás midiendo la caída en la resistencia interna del multímetro. Tienes una resistencia multimétrica finita. Supongo que es alrededor de 1MΩ. Si calcula para el divisor resistivo de 100 kΩ y 1 MΩ, obtiene 4,54 V, aproximadamente lo que midió.

Si desea medir la corriente, debe usar un amperímetro o la caída de voltaje de una resistencia pequeña.

Sin embargo, en realidad, sé que habrá una disminución de voltaje si "aumento" la resistencia.

No.

En realidad, existe una relación específica de voltaje a corriente en un dispositivo que obedece la ley de Ohm:$E = I \cdot R$.$E$en este caso significa voltaje; mantenemos la notación anterior (E de fuerza electromotriz) porque tiene sentido de una manera sutil y retorcida. Pero eso es todo: la ley de Ohm solo establece la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia, y solo en un dispositivo que obedece la ley de Ohm (es decir, el comportamiento de una resistencia es muy parecido a la ley de Ohm; el comportamiento de un diodo no lo es, tampoco lo es un chispazo o una lámpara de neón).

Entonces , si mantiene constante el voltaje, la corriente está determinada por el voltaje y la resistencia. Si mantiene constante la corriente, el voltaje está determinado por la corriente y la resistencia.

Si ni el voltaje ni la corriente son constantes, entonces ambos están determinados por las acciones de la resistencia y del dispositivo impulsor (es decir, si hizo una fuente de energía constante, donde configuró algo de energía).$P$y -- dentro de los límites --$i \cdot v = P$, entonces podrías combinar esto con$v = i \cdot R$. Entonces para cualquier$P$y$R$podrías resolver ese sistema de dos ecuaciones para encontrar$i$y$v$.

En el caso de su medición, está suponiendo que su multímetro (¿u osciloscopio?) tiene una impedancia de entrada infinita. Los dispositivos de medición reales tienen impedancias de entrada reales y, en general, cuanto mayor es la impedancia (para un rendimiento equivalente), más cuesta el instrumento.

En su caso, está viendo una caída de 0,45 V en 100k$\Omega$resistencia, lo que indica que su medidor tiene una impedancia de entrada de 1M$\Omega$más o menos.

De acuerdo con lo que sé sobre la ley de ohmios, si aumenta la resistencia, la corriente disminuye, pero el voltaje permanece igual.

El voltaje no permanece igual debido a la ley de Ohm.

Permanece igual porque conectó una fuente de voltaje constante a través de la resistencia, y la regla para una fuente de voltaje constante es "el voltaje es siempre el mismo".

En su imagen, el "voltaje" permanece igual porque mantuvo igual la altura de la columna de agua. Nuevamente, esto no está relacionado con la ley de Ohm.

De acuerdo con mis observaciones, veo una disminución de voltaje si se "aumenta" la Resistencia

Este es un resultado inesperado. Con la mayoría de las fuentes de voltaje del mundo real, debería haber visto aumentar el voltaje a través de una resistencia cuando cambió el valor de la resistencia. Esto se debe a que las fuentes de voltaje reales no son fuentes de voltaje ideales, como expliqué en mi respuesta a su pregunta anterior .

¿Cuál es la física detrás de esto? ¿Hay otra ley que cubra esto? ¿Por qué esto contradice la ley de ohmios, o hay algo que hace que esto esté en línea con la ley de ohmios?

Probablemente no estés midiendo lo que crees que eres. No hay voltímetros perfectos; todos tienen algo de resistencia. Puede ser 1MΩ, 10MΩ o incluso algo que varíe con el rango de voltaje seleccionado.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Entonces, en realidad está conectando dos resistencias en serie a través de su batería, llámelas R1 y R2, y midiendo el voltaje en una de ellas, en este caso R2.

Busque "divisor de voltaje" para saber qué está pasando.

De la caída de voltaje cuando haces R1 100K, tu medidor es de aproximadamente 1MΩ.

De acuerdo con lo que sé sobre la ley de ohmios, si aumenta la resistencia, la corriente disminuye, pero el voltaje permanece igual.

Eso no es lo que dice la ley de Ohm: la ley de Ohm es una relación entre las variables de corriente, voltaje y resistencia.

1. Si aumenta la resistencia y mantiene el mismo voltaje, verá una disminución en la corriente.

2. Si aumenta la resistencia y mantiene la corriente igual, verá un aumento en el voltaje.

De lo contrario, si aumenta la resistencia y ni la corriente ni el voltaje se mantienen constantes, simplemente verá que la relación V = IR se mantiene a través de cualquier variación natural dentro de su configuración. Cualquier variación que vea entre los valores teóricos de voltaje, corriente y resistencia y sus valores medidos se explica por las resistencias internas reales, las limitaciones de la fuente de alimentación, etc.

Cuanto mayor sea la resistencia, más se restringe el flujo de carga = corriente.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Un esquema lógico para cualquier idioma.

La ley de Ohm solo relaciona el voltaje, la corriente y la resistencia en una resistencia de tipo metálico.

¡No especifica que nada permanece constante! Simplemente te dice que si tuvieras que medir voltaje, corriente y resistencia, todo al mismo tiempo , todos estarían relacionados por la ley de Ohm.

En muchos circuitos, las fuentes de voltaje están lejos de ser ideales, y la disminución de la resistencia de carga hará que el voltaje disminuya, aunque sea un poco, incluso la resistencia de seguimiento de la placa de PC es importante, si tiene suficiente resolución para medir las caídas potencialmente submicrovoltios. a lo largo de las trazas de baja corriente.

Podemos simular exactamente lo que había sucedido en sus mediciones:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

¿Cuál es el "secreto"? La impedancia de entrada del voltímetro (multímetro) es de 1 Mohm. Está midiendo voltajes en medio de un divisor de voltaje que consiste en R1,...,R5 y 1Mohm a tierra.

Respuesta simple... Configure su medidor para medir corriente, no voltaje. Luego intente la misma prueba de nuevo. Verá que las resistencias de mayor valor dan menos flujo de corriente. ¡Esa es la ley de Ohm!

En realidad, obtener la diferencia entre el voltaje y la corriente puede ser difícil al principio si eres autodidacta, me tomó un tiempo hacer clic en mi cabeza. Pero una vez que lo hace, ¡la ley de Ohm parece obvia!

Además, sin pretender ser condescendiente, ¡manténgase alejado de la red eléctrica! Incluso los nerds de la electrónica experimentados han logrado literalmente explotar su multímetro. ¡Un tipo estaba tratando de medir la cantidad de corriente que podía suministrar un enchufe, así que puso su medidor en "corriente" y lo conectó directamente a la red eléctrica!

La configuración de "corriente" en un multímetro mide esencialmente a través de un cortocircuito, una simple barra de metal integrada en el medidor. Conectar una barra de metal, con muy baja resistencia, a través de cientos de voltios, significó suficiente corriente para explotar las partes vulnerables dentro del medidor.

De todos modos, vivió para contarlo en un foro en línea. Una vez que restableció el disyuntor y restableció la energía en la casa.

Su próximo experimento podría ser poner dos resistencias en serie y medir el voltaje en cada una de ellas. Conecte dos resistencias en serie y sus otros extremos a los terminales de una batería. Esta vez, configure el medidor en voltaje y coloque las sondas a cada lado de una sola resistencia. Tenga en cuenta el voltaje a través de cada uno. Luego haga lo mismo con diferentes valores de resistencia.

Tenga en cuenta que los voltajes a través de las resistencias, sumados, siempre son iguales al voltaje de suministro, en este caso, el voltaje de la batería. Tenga en cuenta que la corriente a través del circuito combinado es equivalente a las resistencias sumadas, conectadas a ese voltaje.

Cosas más avanzadas...

Mantenga los conceptos de corriente y voltaje en su cabeza. Esencialmente, el voltaje es "empujado" por la batería. La corriente es "extraída" por el dispositivo, ya sea una radio, una luz o simplemente un par de resistencias.

Se empuja el voltaje , se tira la corriente . Entonces, para el mismo voltaje, la corriente en un circuito dependerá de su resistencia total. El voltaje permanece igual, la corriente varía.

[susurro] excepto... a veces... cuando sobrecargas una fuente de alimentación, ya sea un adaptador o una batería. Si intenta extraer más corriente de la que es capaz la fuente, el voltaje de esa fuente caerá. ¡De hecho, caerá hasta que su voltaje coincida con la corriente que fluye multiplicada por la resistencia de la carga! ¡Así que la ley de Ohm se clava en sus talones y NO será desobedecida!

Por supuesto, a medida que cae el voltaje, la corriente también cae, ya que V = IxR. El voltaje caerá hasta que la corriente que pueda suministrar sea igual a I en V=IxR.

Es tanto una ley como la gravedad, no se puede ignorar.