¿Por qué no puedes simplemente reducir la corriente en lugar del voltaje?

Su enfoque (resistencia en serie de 10 V y 2 ohmios) funciona (solo) para un circuito que consume una corriente constante de 2.5 A a 5 V.

Cuando el circuito consume más o menos corriente, verá un voltaje diferente de 5V. Por ejemplo, el circuito podría comportarse como una resistencia de 8 ohmios. La resistencia total sería de 10Ohm (están en serie), por lo que la corriente sería de 1A. El circuito obtendría 8V (1A * 8 Ohm). Eso probablemente hará que funcione mal o incluso que se dañe.

Mi pregunta es ¿por qué no puede conectarlo a una fuente de alimentación de 10v y agregar una resistencia de 2 ohmios para que la corriente sea la misma que producirá una corriente de 5v? Vía I = V/R.

Puede hacer esto si la carga permanece constante. Un calefactor o una bombilla, por ejemplo, pueden funcionar así, pero incluso en estos casos simples, la resistencia será baja (por un factor de 5 a 10 para la bombilla) cuando esté fría, por lo que la división de voltaje no será exactamente 50% hasta que el calefactor/bombilla se caliente. Para otros dispositivos, como motores, la corriente variará con la carga y para la electrónica, la corriente puede variar con la tarea en cuestión, desde minúscula mientras está dormido o inactivo hasta relativamente alta mientras está en funcionamiento.

Su ejemplo de resistencia de 2 Ω causará una caída de voltaje de 2 V por amperio y caería 5 V solo cuando la corriente de carga sea exactamente 2.5 A. A una corriente más baja, el voltaje en el dispositivo aumentaría. A mayor corriente, el voltaje en el dispositivo caería. La regulación de voltaje sería, muy probablemente, inaceptable.

Hay un malentendido muy común acerca de$V=IR$. Específicamente, a qué voltaje se refiere la V en la ecuación. En la Ley de Ohm, la V es precisamente la caída de voltaje a través de la resistencia R por la que pasa la corriente I.

La interpretación errónea común es que la V se refiere al voltaje total de la fuente de alimentación que se está utilizando. En tu ejemplo, eso no es correcto.

El voltaje importa, si está ejecutando un circuito a un potencial más alto de lo que está diseñado, entonces puede esperar que los componentes se sobrecalienten y sufran daños a medida que funcionan más allá de las clasificaciones y condiciones máximas.

A menos, por supuesto, que no sea solo la corriente lo que importe, y que el voltaje importe más que solo producir una cierta cantidad de corriente.

En circuitos reales ambos importan. Un circuito integrado, por ejemplo, necesita un cierto voltaje mínimo para funcionar (los diodos de silicio, por ejemplo, no conducen en absoluto por debajo de 0,7 V). Por otro lado, un voltaje demasiado alto puede destruir las estructuras de los semiconductores simplemente por la fuerza que ejerce sobre los electrones. (Los voltajes realmente altos pueden incluso causar arcos a través de partes normalmente aislantes, dañando permanentemente el aislamiento. Voltajes mucho más bajos pueden causar efectos similares a través de las minúsculas estructuras aislantes en los circuitos integrados).

Luego, según V=RxI, o I=V/R, un voltaje más alto a menudo fuerza más corriente a través de una estructura conductora determinada, lo que técnicamente no es un problema en sí mismo, pero una corriente más alta a través de cualquier no superconductor provoca una mayor pérdida de potencia. en el conductor que calienta el conductor y finalmente puede causar daños térmicos irreversibles.

Entonces, prácticamente, necesitamos mantener el voltaje entre el límite inferior y superior para que el circuito funcione. Demasiado bajo y no funcionará, demasiado alto y puede quemarse.

Como han respondido otros, la mayoría de los circuitos no triviales no actúan como una resistencia constante (óhmica), sino que varían su impedancia aparente con el tiempo. Los circuitos integrados digitales (CMOS), por ejemplo, a menudo consumen brevemente mucha más energía en los bordes de su señal de reloj que en el medio, por lo que la alimentación a través de algún tipo de fuente de corriente constante forzará un voltaje más alto y demasiada corriente a través de ellos a veces y/o no es suficiente en otras ocasiones.

La analogía con el agua (presión=voltaje,flujo=corriente) es válida: si tuviera una fuente que siempre forzara un flujo constante (corriente) de, digamos, 1 litro por segundo (amperio) a través de la tubería, ¿qué pasaría si cerrara una válvula entre la fuente y el drenaje? La fuente aumentaría la presión hasta que el flujo vuelva a ser de 1 litro por segundo, lo que puede ocurrir solo después de que se rompa la válvula (cerrada) u otras partes de la tubería. Además, como el flujo a través de todas las tuberías combinadas se fija en 1 l/s, el flujo y la presión en diferentes partes de la tubería fluctuarán en respuesta a otras partes (paralelas) de la tubería que cambian el flujo a través de ellas, lo cual no es deseable en circuitos eléctricos.

En cuanto a la pregunta del encabezado,

¿Por qué no puedes simplemente reducir la corriente en lugar del voltaje?

Eso es básicamente lo que hacemos todo el tiempo. Las fuentes de alimentación mantienen el voltaje constante y modulan la corriente en respuesta a la corriente que consume el circuito alimentado (su resistencia) a lo largo del tiempo para mantener siempre constante el voltaje de salida. El voltaje se mantiene en, por ejemplo, 5 V incluso cuando desconecta el circuito (= 0 A).