¿Qué hace una resistencia?

OK, pregunta muy básica aquí.

Leí muchos libros, busqué bastante, y cada descripción que leí parecía hablar sobre el flujo de electrones y enseguida profundicé demasiado en mi teoría como para comprender el principio básico de su uso.

Entiendo que una resistencia limita el "flujo", por lo que un LED no explota, por ejemplo. Pero no entiendo exactamente qué hace una resistencia a la corriente y al voltaje ...

¿Las resistencias afectan tanto la corriente como el voltaje? De que manera

El flujo eléctrico es el movimiento de cargas eléctricas a través de un material. La resistencia es la obstrucción física de estas cargas móviles.

Se requiere una cierta cantidad de energía para mantener estas cargas en movimiento, y dado que la caída de energía es proporcional a la cantidad de carga mantenida en movimiento, esto resulta en una caída de voltaje a través del material ya que la fuerza electromotriz (en voltios) es energía (en julios) por carga (en culombios).

Dado que es una obstrucción física, también restringe la velocidad a la que las cargas pueden moverse a través de un punto dado por unidad de tiempo. Esto da como resultado una corriente máxima, ya que la corriente (en amperios) son cargas (en coulombs) por unidad de tiempo (en segundos).

Y resulta que, si aplicas más o menos fuerza electromotriz a través de la misma resistencia, la corriente aumenta o disminuye exactamente linealmente. Esto da lugar a la Ley de Ohm, que establece que la fuerza electromotriz es proporcional al producto de la corriente y la resistencia, es decir, .$E = IR$

Puede ser útil pensar en el voltaje como la presión o fuerza que impulsa los electrones a través de la tubería que es el cable. La corriente es la cantidad o cantidad de electrones que pasan por un punto dado en cualquier momento. Las resistencias hacen exactamente lo que su nombre dice; ellos resisten Puede usarlos para limitar la corriente o el voltaje, dependiendo de si están conectados en serie (uno después del otro) o paralelos (compartiendo los mismos puntos de conexión, uno al lado del otro. Piense en los electrones como pelotas de ping pong que pasan a través de ellos). un tubo, empuje uno hacia adentro y los que ya están adentro empuje uno hacia el otro extremo. Duplicar la longitud del tubo (cableado en serie de una resistencia) aumenta la fuerza necesaria para empujarlo, por lo que limita el voltaje. Sin embargo, si coloca el tubo tubos uno al lado del otro, entonces el mismo número de bolas debe atravesar el doble de caminos, lo que limita la cantidad de bolas que pueden pasar a la vez, y por lo tanto limitando la corriente. Sé que esto está excesivamente simplificado y no tiene en cuenta todas las situaciones, pero puede darle a su mente una representación visual de la teoría del flujo de electrones y cómo las resistencias pueden afectarlas.

Esperemos que esto sea lo suficientemente simple:

El voltaje surge de la energía potencial en la separación de cargas (un nodo es positivo con menos electrones, un nodo es negativo con más electrones). Piénselo como si tuviera una bola de boliche (carga) en el suelo, en lugar de en la parte superior de una escalera. La pelota en la parte superior de la escalera tiene más energía potencial, más voltaje.

La corriente surge del "flujo" de carga.

Las resistencias le permiten elegir la cantidad de corriente que fluye para un voltaje dado, ya que puede pensar que los cables no tienen resistencia (simplificado).

En resumen: las resistencias limitan el flujo de electrones, reduciendo la corriente. El voltaje se produce por la diferencia de energía potencial a través de la resistencia.

La respuesta matemática es que una resistencia es un dispositivo eléctrico de dos terminales que obedece, o podría decirse que impone, la ley de Ohm: V = IR.

V es el voltaje entre los dos terminales, I es la corriente que fluye de un terminal a otro (a través de la resistencia) y R es el valor conocido como resistencia. Para una resistencia ideal, R es una constante y no depende de V, I o cualquier otra cosa. Otra forma de describir la ley de Ohm es decir que el voltaje a través de un resistor y la corriente a través de él son proporcionales. La constante de proporcionalidad es R, la resistencia.

Una consecuencia fundamental de la física es que las resistencias convierten la energía potencial eléctrica en calor. Entonces tienden a calentarse cuando la corriente fluye a través de ellos. Las resistencias reales tienen una disipación de potencia máxima permitida, y también pueden tener R, que depende ligeramente de la temperatura y otras deficiencias del ideal.

En cuanto a cómo se hacen las resistencias, bueno, las resistencias reales se construyen a partir de materiales que tienen una conductividad en algún punto intermedio entre los aisladores (materiales dieléctricos) y los conductores (como el alambre de cobre). Si puede determinar la ruta que la corriente atraviesa la resistencia, hacer que esa ruta sea más larga aumenta la resistencia. Ampliar la sección transversal disminuye la resistencia.

En cuanto a lo que hace que los materiales sean buenos conductores ... Bueno, generalmente los buenos conductores tienen electrones móviles a nivel molecular. Los buenos aislantes no. Las buenas resistencias están en algún punto intermedio.