Resistencia de un elemento calefactor

¿Tendría un elemento calefactor una resistencia muy alta o una resistencia muy baja? (Todos los comentarios en esta publicación se basan en el hecho de que el voltaje es el mismo para cada situación). Pensé que una mayor resistencia habría resultado en una mayor pérdida de calor, pero me han enseñado que cuanto mayor sea la corriente, Se pierde más energía por el calor. Por lo tanto, una resistencia más baja liberaría más calor.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 1. ¿Agregar más resistencias aumenta o disminuye el calor total producido?

Pensé que una mayor resistencia habría resultado en una mayor pérdida de calor ...

• Debe ser intuitivo que mientras más resistencias paralelas apliquemos al circuito de la Figura 1, menor será la resistencia.
• Dado un voltaje constante como se especifica en su pregunta, también debería ser intuitivo que la corriente a través de cada rama será la misma, sin importar cuántas ramas. *
• Entonces podemos ver que con n resistencias paralelas, la potencia total disipada será n veces la potencia disipada con una resistencia.

Por lo tanto, un valor de resistencia más bajo dará como resultado una mayor disipación de energía o pérdida de calor.

Matemáticamente esto se puede ver a partir de la ecuación de poder $P = \frac {V^2}{R}$que, para un voltaje dado, la potencia disipada es inversamente proporcional a la resistencia.

* Una fuente de alimentación real, por supuesto, tendrá un límite de cuánta corriente puede producir antes de que el voltaje comience a caer.

Depende:

• si está conectado a una fuente de voltaje constante ideal : una menor resistencia de carga provocará una mayor potencia de carga
• si está conectado a una fuente de corriente constante ideal : una mayor recuperación de carga causará más potencia de carga.

A menudo, las fuentes de alimentación prácticas se pueden tratar como una fuente de voltaje constante ideal con una resistencia en serie interna (bastante baja). En ese caso, la mayor parte de la potencia de carga es causada por una resistencia de carga que es igual a la resistencia en serie interna de la fuente de alimentación.
Este hecho se llama Teorema de transferencia de potencia máxima .

La salida de calor se define por el poder $P$ que se define por la caída de voltaje $V$ a través del elemento y la corriente $I$ a traves de: $P = V*I$.

Si tiene una salida de calor específica que desea y un voltaje de entrada, puede calcular la resistencia necesaria conectando la ley de Ohm.

$P = V*A = \frac{V* V}{R}$

Por lo tanto, disminuir la resistencia aumenta la producción de calor.

Para confundir aún más las cosas, tal vez arroje más calor que luz, si tiene una fuente de voltaje nominalmente constante con una resistencia de fuente fija, habrá una resistencia de carga que tiene una potencia máxima. Tenga en cuenta que, por lo general, la resistencia es mucho menor que la que usaría (por ejemplo) en la red eléctrica.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

En el circuito anterior, la corriente es V1 / (Rs + RL), por lo que la potencia en la carga es:

$P_L = \frac{R_L\cdot V_1^2}{R_S+R_L}$

Puede ver intuitivamente inspeccionando el numerador y el denominador que si RL es muy bajo o muy alto, la potencia se aproxima a cero.

De hecho, es un máximo en $R_L = R_S$, donde la resistencia de carga es igual a la resistencia de la fuente. La mitad del poder se pierde en la resistencia de la fuente.

Más generalmente, la máxima transferencia de potencia es cuando la impedancia de la fuente es igual a la impedancia de carga.

Un elemento calefactor no tiene resistencia "muy alta" ni "muy baja".

La energía total disipada por el circuito es proporcional a la corriente, por lo que la resistencia del elemento calefactor debe ser lo suficientemente baja como para extraer suficiente corriente para generar suficiente calor.

Sin embargo, de la energía total disipada por el circuito, la parte de la energía disipada por cada parte es proporcional a su resistencia, por lo que la resistencia del elemento calefactor debe ser lo suficientemente alta como para que el elemento calefactor disipe la mayor parte de la energía. en lugar de, por ejemplo, el cableado en las paredes.

Si está conectando un elemento calefactor a la red eléctrica de la pared, hay un interruptor automático que limita la corriente para que su cableado no se caliente demasiado. Un elemento calefactor diseñado para suministrar el máximo calor (en una caldera, por ejemplo) extraerá tanta corriente como sea posible mientras se mantiene con seguridad por debajo de ese límite.

Depende de la fuente de energía. Si eso ofrece un voltaje razonablemente constante, como la mayoría, entonces una resistencia más baja aumenta la corriente, lo que aumenta la disipación de potencia y, por lo tanto, el calor.

Como la calefacción generalmente consume mucha energía (en comparación con la electrónica), generalmente necesita una fuente de alimentación bastante buena, como una batería de plomo-ácido grande o de iones de litio si es portátil, y esas son fuentes de voltaje razonablemente buenas.

Entonces, si tiene algún medio de control, como PWM o un interruptor de encendido y apagado termostático, erre ligeramente en el lado bajo de la resistencia para obtener un poco más de potencia de la que necesita, y regule esa potencia para obtener la temperatura correcta.

Si tuviera una buena fuente de corriente constante, entonces aumentar la resistencia aumentaría el voltaje, y eso aumentaría la potencia. Pero esos son bastante raros en la práctica.

¿Quieres alta o baja resistencia?

Depende de tu fuente de energía. Si quieres calor, quieres poder y el poder es

Entonces, si tiene una fuente de corriente constante, desea alta resistencia. Sin embargo, la mayoría de los calentadores se suministran con un voltaje constante, por lo que requerirían una menor resistencia.

Si la fuente de alimentación es CA, recuerde utilizar la cifra RMS para la corriente o el voltaje, según corresponda.

Depende de dónde están sus mayores problemas para alimentar ese calentador.

Si tiene problemas con la resistencia del suministro (por ejemplo, cables largos o delgados, alta resistencia interna), entonces opta por la opción de alta resistencia, alto voltaje y baja corriente.

Si tiene problemas con el aislamiento (por ejemplo, no hay suficiente espacio para un aislamiento grueso o el calentador no puede aislarse bien de posibles usuarios que lo tocan), entonces opte por una configuración de baja resistencia, bajo voltaje y alta corriente.

Es un equilibrio entre esos dos. En realidad, usted elige el voltaje que tiene a mano (p. Ej., Los tranvías más antiguos usan calentadores conectados directamente al voltaje de línea, ya sea 600 V, 800 V o cualquier otro voltaje que el resto del tranvía funcione. Los más modernos utilizan apagados los calentadores de 220V, porque hoy en día es más barato diseñar un convertidor de voltaje que diseñar un calentador nuevo). La única excepción es cuando necesita protegerse contra el contacto, luego baja el voltaje a un nivel seguro y trabaja con eso.

No sé si esto ayuda, pero acabo de poner mi multímetro en un elemento de caldera de 220-240V 1850-2200W y obtuve ~ 27 ohmios.

Ps electrónica no es mi punto fuerte