Tensão crescente, mas a mesma corrente [duplicar]

A carga determina a proporção da corrente à tensão em seus terminais.

Se você controlar a tensão fornecida, ela determina a corrente.

Se você controlar a corrente fornecida, ela determina a tensão.

É possível interromper uma carga fornecendo, ou deixando que defina, muito de ambos.

Vamos comparar um 5   V , 2   Um adaptador e um adaptador 20   V, 2   Um adaptador, conduzindo cargas diferentes.

Iremos conduzir uma carga de 100 ohm, que tem um limite térmico de 1 watt. Com 5   V, consumirá 50   mA e dissipar 250   mW e funcionar com felicidade. Com 20   V, irá consumir 200   mA e dissipar 4   watts e, eventualmente, superaquecer.

Agora, t “s conduzem uma carga de 1 ohm, que tem um limite térmico de 10 watts. Com uma fonte de 2   A, ela reduzirá a tensão de entrada para 2   V e dissipará 4   watts. Não importa se é a fonte de 5   V ou a fonte de 20   V a conduzi-la; se ambos emitirem uma corrente constante de 2   A, a carga cairá sua tensão para 2   V. No entanto, adaptadores diferentes podem se comportar de maneira diferente em relação ao limite de corrente; alguns fornecerão uma corrente constante, alguns desligarão por um momento e tentarão reiniciar e repetir esse ciclo continuamente, e alguns fornecerão uma corrente mais baixa (chamada de limitação de retrocesso) para se proteger.

Agora vamos conectar a junção porta-fonte de um FET, que tem um limite de tensão de 15   V. Em 5   V, essencialmente não consumirá corrente e sobreviverá. Em 20   V, não consumirá praticamente nenhuma corrente, penetrará e será destruído.

Comentários

• Mas se ambos os adaptadores geram a mesma corrente, por que o dispositivo será danificado? Ainda estou perdido. Estou apenas aprendendo sobre ohm ' s lei: /
• atualização adicionada à minha resposta

O que devemos manter em mente não é apenas tensão e corrente para entender isso; você também deve calcular a potência.

Considere o seguinte:

^{simule este circuito – Esquema criado usando CircuitLab}

Observe que todos os valores do circuito são 1 no circuito – (1   volt, 1   ohm, 1   amp e 1   watt). Não há necessidade de calculadora neste circuito, pois se você aplicar o valor 1 a quaisquer duas das variáveis em qualquer uma das fórmulas da lei de Ohm, o resultado matemático será sempre 1 novamente.

A fonte de alimentação está fornecendo 1 volt @ 1 ampere e, portanto, produzindo 1   watt de energia. Se a fonte de alimentação está produzindo energia, então essa energia matematicamente deve estar sendo dissipado (na forma de calor) em algum outro lugar no circuito.

Visto que medidores de leitura de corrente, ou amperímetros, têm resistência próxima de zero, o amperímetro não está consumindo ou dissipando qualquer quantidade significativa de potência. Como sabemos isso? Digamos que a resistência do amperímetro dentro dele seja de 0,01 ohms (o que é razoável).Se o amperímetro estiver passando / mostrando 1 ampere de corrente, então a dissipação de energia (P = I ^ 2 * R) = 1 (ampere) ao quadrado vezes 0,01 (ohms) = 0,01 watts. Esta é uma quantidade minúscula de dissipação de potência e pode ser ignorada com segurança neste caso.

Portanto, se o amperímetro não estiver dissipando nenhuma potência, quem terá de dissipar 1   watt de potência que a fonte de alimentação está produzindo? Deve ser o resistor. Como o resistor está dissipando aquele 1   watt de potência, e como a potência sempre é dissipada na forma de calor, a temperatura do resistor aumenta em uníssono (linearmente) com a potência que está tendo que se dissipar.

Agora, o que acontece se mudarmos a Tensão (E) para 2   volts em vez de 1   volt? O resistor de 1   ohm agora terá 2   volts em seus terminais. (Será caindo 2   volts.)

Vamos ” s faça a matemática da lei de Ohm agora.

Conhecidos:

• Tensão do circuito = 2 V
• Resistência do circuito = 1 ohm (novamente, ignorando o pequeno amperímetro resistan ce)
• Corrente do circuito (I) = E / R = 2 V dividido por 1 ohm = 2 amperes

Cálculos baseados na lei de Ohm:

• A fonte de alimentação está produzindo: P = I * E = 2 volts * 2 amperes = 4 watts
• O resistor está se dissipando: P = E ^ 2 / R = 2 V ao quadrado dividido por 1 ohm = 4 watts

Então, como pode ser visto, se a resistência da carga (dispositivo) permanecer constante, um aumento na tensão de entrada fará com que a potência do circuito aumente um pouco. Para cada duplicação da tensão de entrada, a potência do circuito aumenta por um fator de quatro. E lembre-se, a energia do circuito produzida pela fonte de alimentação matematicamente deve ser dissipada pela carga ou dispositivo conectado a essa fonte de alimentação. (Eles são sempre iguais.)

Em sua pergunta, você perguntou o que aconteceria se um adaptador de 5 V, 2 A alimentando um dispositivo fosse substituído por um adaptador de 20 V, 2 A.

Vamos supor que o dispositivo consuma toda a energia fornecida a ele pelo adaptador inicial (5 ampereV, 2 ampereA):

• A resistência do dispositivo deve ser: R = E / I = 5 V / 2 A = 2,5 ohms
• A potência dissipada pelo dispositivo deve ser: P = I * E = 5 V * 2 A = 10 watts

Agora você substitui o primeiro adaptador de 5 V, 2 A por um adaptador de 20   V, 2   Um adaptador:

• Suponha que a resistência do dispositivo permaneça a mesma (2,5 ohms), pois nenhuma alteração foi feita nela.
• A tensão da fonte de alimentação agora muda de 5   V a 20   V, o que significa que o dispositivo agora deve dissipar 20   V ao quadrado dividido por 2,5 ohms = 400 / 2,5 = 160 watts!

Felizmente, seu novo adaptador pode fornecer apenas 20   V * 2   A = 40   W de potência.

O a tensão no adaptador de 20 V provavelmente cairá até atingir sua saída de potência máxima, enquanto ainda tenta manter 2   A de corrente de saída – ainda vai tentar fornecer 40   W de potência, o que significa que de uma forma ou de outra (por sobretensão ou sobrecorrente ou ambas), você ainda está danificando seu dispositivo ruim, que foi projetado para lidar apenas com 10   W.

O poder é o cálculo significativo em muitos casos como este. Quer você esteja lidando com um 20   V, 2   A ou um 2   V, 20   Uma fonte de alimentação, de qualquer forma a matemática diz que a dissipação máxima de potência será 40   W. Isso “s por que são chamados de fontes de alimentação , uma vez que qualquer combinação de tensão e corrente de saída nunca pode exceder a lei P = I * E.

Nota: Todos os itens acima pressupõem que o seu dispositivo (carga) é constante, como um resistor (ou carga resistiva ) seria.

As coisas mudam quando se aplica muita ou pouca tensão de entrada a dispositivos eletrônicos, quantas vezes eles não representam uma carga resistiva. Eles são, no entanto, suscetíveis a danos se a tensão de entrada aumentar o suficiente para danificar os semicondutores internos (transistores, etc.), bem como os componentes passivos (capacitores, etc.)

Comentários

• Por que você usa E como símbolo de tensão? U ou V são comuns.

Para uma carga tipo resistor, o aumento da tensão aumentará a corrente . Isso é o que Ohm descobriu e é perfeitamente dado por \ $ V = IR \ $. Para um R fixo, V e I são proporcionais.

Quando você conecta um dispositivo a uma fonte de alimentação adequada, a corrente será determinada pelo dispositivo, não pela fonte. A rede elétrica nacional irlandesa tem uma capacidade de pico de 5.000.000 kW (5 GW). Se eu acender uma lâmpada de 30 W, ela vai consumir apenas essa quantidade de energia da rede, não os 5 GW inteiros.

Nem todos os dispositivos são cargas resistivas, no entanto. Muitos irão variar dependendo do que o dispositivo está fazendo. por exemplo, laptop em espera, tela do telefone desligada, ligada, assistindo a um vídeo, fazendo uma chamada, etc. As alterações desenhadas no momento.

Digamos que eu liguei um dispositivo com um adaptador que produz 5 volts a 2 amperes. Se eu conectar esse mesmo dispositivo a um adaptador que produza 20 volts @ 2 amps, vou queimá-lo?

Dispositivos eletrônicos geralmente têm uma tolerância de tensão. Exceder estes geralmente destrói os dispositivos.

Eu acho que você queima um dispositivo passando para muita corrente não?

Isso pode fazer isso, mas a alta tensão sozinha, sem muita corrente, pode fazer isso também.

Aumentar a tensão também pode queimá-lo se você estiver passando a mesma corrente?

Em geral, aumentar a tensão aumentará o atual. Alguns dispositivos têm reguladores embutidos – por exemplo, o carregador de bateria interno do seu celular – e tentam controlar a corrente. Porém, se você exceder a tensão nominal máxima, você destruirá o controlador.