Voltaje creciente, pero la misma corriente [duplicado]

La carga determina la relación de corriente a voltaje en sus terminales.

Si controla el voltaje que suministra, determina la corriente.

Si controla la corriente que suministra, determina el voltaje.

Es posible romper una carga suministrando, o dejando que defina, demasiado de cualquiera de los dos.

Comparemos un adaptador de 5 V, 2 A y un adaptador de 20 V, 2 A, manejando diferentes cargas.

Conduciremos una carga de 100 ohmios, que tiene un límite térmico de 1 vatio. Con 5 V, consumirá 50 mA y disipará 250 mW, y funcionará felizmente. Con 20 V, consumirá 200 mA y disipará 4 vatios y eventualmente se sobrecalentará.

Ahora conduzcamos una carga de 1 ohm, que tiene un límite térmico de 10 vatios. Con un suministro de 2 A, reducirá el voltaje de entrada a 2 V y disipará 4 vatios. No importa si lo impulsa el suministro de 5 V o el suministro de 20 V; si ambos emiten una corriente constante de 2 A, entonces la carga bajará su voltaje a 2 V. Sin embargo, diferentes adaptadores pueden comportarse de manera diferente al límite de corriente; algunos entregarán una corriente constante, algunos se apagarán por un momento e intentarán reiniciar, y repetirán ese ciclo continuamente, y algunos entregarán una corriente más baja (la llamada limitación de retroceso) para protegerse.

Ahora conectemos la unión puerta-fuente de un FET, que tiene un límite de voltaje de 15 V. En 5 V, esencialmente no consumirá corriente y sobrevivirá. En 20 V, esencialmente no consumirá corriente, lo atravesará y se destruirá.

Lo que hay que tener en cuenta no es solo el voltaje y la corriente para entender esto; también debes calcular la potencia.

Considera esto:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Observe que todos los valores del circuito son 1 en el circuito - (1 voltio, 1 ohmio, 1 amperio y 1 vatio). No hay necesidad de una calculadora en este circuito, ya que si aplica el valor de 1 a cualquiera de las dos variables en cualquiera de esas fórmulas de la ley de Ohm, el resultado matemático siempre será 1 nuevamente.

La fuente de alimentación suministra 1 voltio a 1 amperio y, por lo tanto, produce 1 vatio de potencia. Si la fuente de alimentación está produciendo energía, entonces matemáticamente esa energía debe disiparse (en forma de calor) en algún otro lugar del circuito.

Dado que los medidores de lectura de corriente, o amperímetros, tienen una resistencia cercana a cero, el amperímetro no consume ni disipa ninguna cantidad significativa de energía. Cómo sabemos esto? Digamos que la resistencia del amperímetro en su interior es de 0,01 ohmios (lo cual es razonable). Si el amperímetro pasa/muestra 1 amperio de corriente, entonces la disipación de potencia (P = I^2*R) = 1 (amperio) al cuadrado por 0,01 (ohmios) = 0,01 vatios. Esta es una cantidad minúscula de disipación de energía y puede ignorarse con seguridad en este caso.

Entonces, si el amperímetro no está disipando energía, ¿quién queda para disipar el 1 vatio de energía que produce la fuente de alimentación? Debe ser la resistencia. Dado que la resistencia está disipando ese 1 vatio de potencia, y dado que la potencia siempre se disipa en forma de calor, la temperatura de la resistencia aumenta al unísono (linealmente) con la potencia que tiene que disipar.

Ahora, ¿qué pasa si cambiamos el Voltaje (E) a 2 voltios en lugar de 1 voltio? La resistencia de 1 ohm ahora tendrá 2 voltios en sus cables. (Caerán 2 voltios. )

Ahora hagamos las matemáticas de la ley de Ohm.

Conocidos:

• Voltaje del circuito = 2 V
• Resistencia del circuito = 1 ohmio (nuevamente, ignorando la pequeña resistencia del amperímetro)
• Corriente del circuito (I) = E/R = 2 V dividido por 1 ohmio = 2 amperios

Cálculos basados ​​en la ley de Ohm:

• La fuente de alimentación está produciendo: P = I*E = 2 voltios * 2 amperios = 4 vatios
• La resistencia se está disipando: P = E^2/R = 2 V al cuadrado dividido por 1 ohm = 4 vatios

Entonces, como se puede ver, si la resistencia de la carga (dispositivo) permanece constante, un aumento en el voltaje de entrada hará que la potencia del circuito aumente bastante. Por cada duplicación del voltaje de entrada, la potencia del circuito aumenta en un factor de cuatro. Y recuerde, la potencia del circuito producida por la fuente de alimentación matemáticamente debe ser disipada por la carga o el dispositivo conectado a esa fuente de alimentación. (Son iguales en todo momento).

En su pregunta, preguntó qué pasaría si un adaptador de 5 V, 2 A que alimenta un dispositivo fuera reemplazado por un adaptador de 20 V, 2 A.

Supongamos que el dispositivo consume toda la energía que recibe del adaptador inicial (5 amperios V, 2 amperios A):

• La resistencia del dispositivo entonces debe ser: R = E/I = 5 V/2 A = 2,5 ohmios
• La potencia disipada por el dispositivo debe ser: P = I*E = 5 V*2 A = 10 vatios

Ahora reemplaza el primer adaptador de 5 V, 2 A con un adaptador de 20 V, 2 A:

• Suponga que la resistencia del dispositivo sigue siendo la misma (2,5 ohmios) ya que no se le hicieron cambios.
• El voltaje de la fuente de alimentación ahora cambia de 5 V a 20 V, lo que significa que el dispositivo ahora debe disipar 20 V al cuadrado dividido por 2,5 ohmios = 400/2,5 = 160 vatios.

Afortunadamente, su nuevo adaptador solo puede suministrar 20 V * 2 A = 40 W de potencia.

El voltaje en el adaptador de 20 V probablemente caerá hasta que alcance su salida de potencia máxima mientras intenta mantener 2 A de corriente de salida; todavía intentará entregar 40 W de potencia, lo que significa que de una forma u otra (ya sea por más de -voltaje o sobrecorriente o ambos), aún está dañando su pobre dispositivo que solo está diseñado para manejar 10 W.

El poder es el cálculo significativo en muchos casos como este. Ya sea que se trate de una fuente de alimentación de 20 V, 2 A o de 2 V, 20 A, las matemáticas dicen que la disipación de potencia máxima será de 40 W. Es por eso que se denominan fuentes de alimentación, ya que cualquier combinación de salida el voltaje y la corriente nunca pueden exceder la ley P = I*E.

Nota: Todo lo anterior supone que su dispositivo (carga) es constante, como lo sería una resistencia (o carga resistiva ).

Las cosas cambian cuando se aplica demasiado o muy poco voltaje de entrada a los dispositivos electrónicos, ya que muchas veces no representan una carga resistiva. No obstante, son susceptibles de sufrir daños si el voltaje de entrada aumenta lo suficiente como para dañar los semiconductores internos (transistores, etc.), así como los componentes pasivos (condensadores, etc.)

Para una carga similar a una resistencia, aumentar el voltaje aumentará la corriente. Esto es lo que Ohm descubrió y está claramente dado por$V = IR$. Para una R fija, V e I son proporcionales.

Cuando conecta un dispositivo a una fuente de alimentación adecuada, la corriente estará determinada por el dispositivo, no por el suministro. La red eléctrica nacional de Irlanda tiene una capacidad máxima de 5 000 000 kW (5 GW). Si enciendo una lámpara de 30 W, solo consumirá esa cantidad de energía de la red, no los 5 GW completos.

Sin embargo, no todos los dispositivos son cargas resistivas. Muchos variarán dependiendo de lo que esté haciendo el dispositivo. Por ejemplo, computadora portátil en modo de espera, pantalla del teléfono apagada, encendida, mirando un video, haciendo una llamada, etc. El dibujo actual cambia.

Digamos que enciendo un dispositivo con un adaptador que genera 5 voltios a 2 amperios. Si tuviera que conectar ese mismo dispositivo a un adaptador que genera 20 voltios a 2 amperios, ¿lo quemaría?

Los dispositivos electrónicos suelen tener una tolerancia de voltaje. Superar estos generalmente destruye los dispositivos.

creo que se quema un aparato pasando a mucha corriente no?

Eso puede hacerlo, pero el alto voltaje por sí solo, sin mucha corriente, también puede hacerlo.

¿Aumentar el voltaje también podría quemarlo si está pasando la misma corriente?

En general, aumentar el voltaje aumentará la corriente. Algunos dispositivos tienen reguladores incorporados, por ejemplo, el cargador de batería interno de su teléfono móvil, e intentarán controlar la corriente. Si excede el voltaje nominal máximo, destruirá el controlador.