¿Una resistencia o un motor de 100 k ohmios emitiría más calor?

¿Produciría más calor una resistencia de 100 k ohmios que un motor que tuviera la misma resistencia?

+|---------(100k ohmios)---------|-

+|---------(motor 100k)--------|-

Ambos circuitos tienen la misma cantidad de corriente en funcionamiento. ¿Cuál produce más calor?

Nota

Uno de estos circuitos está convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica, así como en calor.

La misma cantidad exacta de corriente se está ejecutando en cualquier circuito.

El motor está diseñado para maximizar la salida mecánica.

Esto suena a tarea. Si es así, explique lo que ha hecho hasta ahora y dónde está atascado.
Es posible que haya obtenido una mejor respuesta en el sitio de Preguntas y respuestas sobre física
El término "resistencia", por sí solo, generalmente solo tiene sentido con motores que están estacionarios. Cuando los motores giran, su comportamiento se ve afectado por otros parámetros además de su "resistencia de CC" (el término para la resistencia que se mediría cuando el motor no gira). Su cifra de resistencia de 100K parece demasiado alta para ser una cifra de resistencia de CC plausible para un motor; ¿a qué te refieres con el término?
¿Puedes simplemente ignorar la inductancia del motor? Un motor no es una resistencia.

Respuestas (6)

100k es una resistencia muy alta para un motor..

La resistencia se calentará más, porque como dices, el motor está transfiriendo energía a otro lugar. Si coloca el motor más lo que sea que esté impulsando en un calorímetro sellado, y no lo tiene impulsando una reserva de energía (dar cuerda a un resorte, levantar un peso, etc.), entonces el aumento de calor total en el calorímetro será igual a la energía puesta en el sistema.

Fresco. Entonces, si desea enfriar un circuito, reemplace las resistencias con motores con cargas. ¡Gracias!
Si tiene el motor accionando un ventilador de refrigeración, sí :) Pero tenga en cuenta que un motor es una carga inductiva, no una carga resistiva, y por lo general tendrá una resistencia de CC inferior a 10 ohmios.
Quizás un mejor ejemplo es comparar una resistencia de 8 ohmios con un altavoz de 8 ohmios con una señal de CA de 100 vatios atravesándolos. La resistencia se calienta en silencio, el altavoz es muy fuerte. Coloque el altavoz en una pequeña caja perfectamente insonorizada y la caja se calentará.
Vicky: Aunque gracioso, tu afirmación es correcta. +1
Un motor que está a su máxima velocidad solo requiere suficiente entrada para equilibrar sus pérdidas para que se mantenga a esa velocidad. El requerimiento de energía determinará su impedancia. Un motor puede exhibir impedancia en virtud de su contra-EMF. No puede simplemente mirar la resistencia de CC del cableado.

En teoría, la resistencia produciría más calor, dada la misma potencia suministrada y consumida. El motor convierte parte de la energía en movimiento de rotación. El exceso de energía se pierde en forma de calor (eficiencia inferior al 100 %). Sin embargo, dada una resistencia con suficiente capacidad de manejo de energía, simplemente podría permanecer más fría que el motor.

Respuesta final: depende. :)

Sin embargo, la pregunta se refería al calor producido, no a la temperatura. Una resistencia de 100 kΩ que conduce 10 mA (por ejemplo) disipa 10 W (Potencia=I²R) que son 10 J/s de calor. Un motor con la misma resistencia, que consume la misma corriente, puede usar parte de esa energía para hacer girar una carga que eleva su altura contra la fuerza gravitatoria y, por lo tanto, convierte parte de la energía eléctrica en energía potencial y menos en calor.
Nota: la cantidad de calor pronosticada no es la misma que la temperatura pronosticada: la temperatura depende de qué tan bueno sea el dispositivo para perder calor hacia el medio ambiente.

El motor produce más calor. Ambos tendrán las mismas pérdidas I^2R pero el motor tendrá pérdidas en el núcleo, pérdidas por fricción y viento y algunas otras pérdidas.

Editar: Déjame explicarte un poco más. Voy a cambiar el ejemplo a una resistencia de 10 ohmios para la resistencia y el motor. Digamos también que cada uno consume una corriente de 10 A. Las pérdidas I^2R en cada uno son 10^2*10 = 1000 W. La resistencia requerirá un voltaje V=I*R = 10*10 = 100 V para producir esa corriente. Un motor requerirá más voltaje para producir esa corriente porque además de las pérdidas en el núcleo y las pérdidas por fricción y viento, probablemente también tenga una carga conectada que requerirá más potencia de entrada. Si decimos que el motor genera 10 kW de potencia útil al eje y tiene una eficiencia del 90 %, entonces la potencia de entrada total requerida será de 10 kW/0,90 = 11,11 kW. Dada nuestra suposición de 10 A, esto significaría que el voltaje requerido sería de 11,11 kW / 10 A = 1111 V.

En mi opinión, esta respuesta es falsa.
¿Tienes alguna razón para decir eso?
Escribí mi propia respuesta. Me parece que todas las demás respuestas dicen principalmente la verdad, excepto esta.
Para aclarar: Quizás la pregunta es si los dos dispositivos consumen la misma cantidad de energía eléctrica. ¿Ellos? Si es así, entonces digo que la resistencia genera más calor.
Esa no era la pregunta. La pregunta era si un motor y una resistencia tienen la misma resistencia y la misma corriente, lo que produce más calor. Dado eso, el motor lo hace porque tiene las mismas pérdidas I^2R más algunas pérdidas adicionales. El motor, por supuesto, consumirá más energía porque se está moviendo, probablemente tiene carga y, como acabo de decir, tiene más pérdida de calor. Pero dada nuestra restricción de corriente igual, esto solo significa que el motor necesitará más voltaje que la resistencia.
EricE Me temo que lo que describes es un móvil perpetuo. El motor no puede tener pérdidas adicionales a I2R, porque I2R es la única energía que le suministra.
Al, diseño motores para ganarme la vida. Soy muy consciente de las pérdidas en un motor. Los motores tienen pérdidas I^2R, pérdidas en el núcleo (pérdidas por corrientes de Foucault + pérdidas por histéresis), pérdidas por fricción y viento y pérdidas por cargas parásitas. Esas son las principales categorías de pérdidas en un motor. Además, I^2R es potencia, no energía.
Lo siento, mi culpa aquí, técnicamente es poder. Pero en el uso cotidiano, los términos energía y potencia son esencialmente sinónimos. Energía = potencia x tiempo.
EricE, un pensamiento más: tal vez esperas un motor de CA, mientras que yo espero un motor de CC. La pregunta habla de resistencia, así que espero DC. En el caso de CA, hay una impedancia compleja y si mide solo una parte de R, puede obtener los resultados que describió.
No en realidad no. Lo que escribí es aplicable a todos los motores. Todos los motores tienen esas pérdidas.
Creo que la confusión está en las diferentes interpretaciones de la resistencia de 100 kΩ. Eso podría referirse a pérdidas resistivas: una forma razonable de ver la cantidad I²R al analizar las complejidades de un motor, pero al analizar los circuitos de los que forma parte el motor, 100 kΩ probablemente sea la resistencia del componente en su conjunto. En este último caso, I²R no es la potencia perdida debido a la resistividad, sino la potencia total suministrada al motor, que las 'pérdidas I²R' solo explican en parte.
No creo que sea eso. La diferencia es que la pregunta original preguntaba qué pasaría si la corriente y la resistencia fueran las mismas. Esa es la pregunta que respondí. Al Kepp (y otros) respondieron a la pregunta "¿Qué pasaría si la potencia de entrada y la resistencia fueran las mismas?"
+1 para el análisis: como muchos han señalado, depende de la definición de "resistencia" en el contexto de un motor giratorio, pero creo que prácticamente todos los que han respondido o comentado tienen razón dentro de los límites de sus suposiciones. Prueba estadística clásica de una pregunta mal redactada ;-)

Realmente dependería de la naturaleza del motor y la resistencia. Si tuviera un diseño de resistencia destinado a generar calor, lo haría, por ejemplo, un cable de nicromo o una bombilla incandescente utilizada como resistencia. También dependería de la clasificación de la resistencia.

Del mismo modo para el motor, dependería del diseño y para qué pretende utilizar este calor, sin conocer su objetivo final, este es un ejercicio teórico sin respuesta.

Más bien, ¿qué estás tratando de hacer? ¿Estamos tratando de maximizar la generación de calor? obtener calor para hacer trabajo? ¿Hacer una mejor secadora de ropa?
Simplemente estoy haciendo un experimento mental y tratando de calcular a dónde va la energía en cualquier caso.
Estaba pensando que el circuito del motor emite menos calor que la resistencia debido a las leyes de conservación de energía.
Tiene razón en que se aplica la conservación de energía y el motor se calentará menos que la resistencia equivalente si ha transferido energía a una carga.
Bueno, la madre está convirtiendo la energía en trabajo mecánico y calor. Una bombilla lo convertirá en calor y luz, y una resistencia lo convertirá en calor. Existe la posibilidad de que una carga eléctrica resistiva produzca más calor si está diseñada para hacerlo.
@JourneymanGeek: Solo por curiosidad, ¿cómo diseñarías una resistencia para que no genere calor?
Oh, es por eso que me preguntaba sobre la naturaleza de la resistencia y la necesidad del calor. Más importante aún, si el calor estaba destinado a ser utilizable de alguna manera. Creo que una resistencia (por ejemplo) de 1/4 vatio y 1 vatio del mismo valor tendría características diferentes.
También me muero por saber cómo un tipo diferente de resistencia podría generar menos calor por la misma cantidad de energía disipada.
Yo mismo estoy un poco entrecortado :(
Una resistencia de 1/4 de vatio y una resistencia de 1 vatio emitirían el mismo calor en las mismas circunstancias. La diferencia es que si coloca 1 vatio a través de la resistencia de un cuarto de vatio, no lo disipará al medio ambiente y probablemente se quemará rápidamente.
Lo tengo... creo. Emitir vs. producir, ¿verdad? Es un error de redacción que cometí en mi pregunta. Me preguntaba cuánto se produjo.

La ley de la conservación de la energía.

Mira aquí: http://en.wikipedia.org/wiki/Conservation_of_energy

Si dos dispositivos están conectados en paralelo en un circuito de CC y tienen la misma resistencia (y corriente), consumen la misma cantidad de energía. (energía = potencia x tiempo)

Luego, el motor convierte parte de su energía en movimiento, el resto de la energía se convierte en ruido audible y calor. Pero, ¿qué puede hacer una resistencia? Solo calienta. Entonces una resistencia produce más calor.

La respuesta depende de lo que esté haciendo el motor.

Si el motor simplemente está girando sin hacer nada a una velocidad constante, entonces solo está generando calor debido a su fricción interna, el ruido que genera y la disipación directa de calor en su cableado. (El motor también puede proporcionar algo de luz si tiene escobillas que generan chispas. Pero si contamos toda la radiación como calor, podemos agruparla junto con el calor).

Si el motor está trabajando contra una carga, puede estar almacenando energía. Por ejemplo, supongamos que el motor hace girar un cabrestante, enrollando un cable en él, de modo que se levanta un peso contra la gravedad. Hay alguna pérdida que se convierte en calor, pero se almacena una cantidad considerable de energía al aumentar la energía potencial gravitatoria del peso.

Un motor inactivo también almacena energía en forma de energía cinética rotacional, durante el período de tiempo en que acelera. Una vez que está a toda velocidad, consume energía solo para equilibrar las pérdidas de energía, de modo que mantenga la velocidad.

¿Una resistencia o un motor de 100 k ohmios emitiría más calor?
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