Cortocircuito = sin energía?

Ahora quiero construir cosas y estoy realmente interesado en aprender cosas (considere que estoy empezando desde cero).
Así que estoy leyendo todo este sitio web y la siguiente línea en este artículo me hizo rascarme la cabeza por algún tiempo:

[sobre la potencia nominal de un circuito]
Del mismo modo, si tenemos una condición de cortocircuito, el flujo de corriente está presente pero no hay voltaje V = 0, por lo tanto, 0 x I = 0, de nuevo la potencia disipada dentro del circuito es 0.

Estoy bastante seguro de que puede derretir cosas al conectarlo a ambos extremos de una batería. No es que lo haya intentado yo mismo, pero incluso tocar ambos extremos de una batería AAA con un cable de metal produce chispas y calor. ¿Es realmente correcto que no haya energía disipada dentro del circuito en una condición de cortocircuito?

Además, recuerdo que no podría haber un flujo de electrones en un circuito si no hubiera una caída de voltaje entre ambos extremos del circuito. Entonces, ¿no es contradictoria la frase que cité?

No deberías ser tan duro con tu profesor.

Gran parte de la confusión con la que luchan los recién llegados a EE es que hablamos de circuitos IDEAL teóricos como parte del proceso de enseñanza. En los circuitos ideales, las cosas a menudo actúan en contra de sus nociones intuitivas y experimentales de cómo funcionan realmente las cosas.

Cosas como cortocircuitos, transformadores, diodos, y casi todo lo demás con lo que trabajamos, tienen modelos ideales que usamos para describirlos y comprenderlos dentro del alcance de cómo tratamos de usarlos. La realidad es mucho más complicada y mucho más difícil, si no imposible, de definir por completo.

Como tal, la definición de "cortocircuito" es de hecho un "componente ideal". Es una resistencia con resistencia cero, es decir . Es decir, la fuerza de la batería actuará a través de ella sin ninguna fuerza opuesta. Al no presionar nada, no trabajas y no se disipa el poder.$0\Omega$

En la vida real, por supuesto, el cable que usa para acortar la batería tiene una pequeña resistencia. La batería en sí también tiene cierta resistencia interna. Como ambos son pequeños, la corriente resultante es muy grande. Eso significa que se disipa mucha energía en el cable, y en la batería y las cosas se calientan rápidamente.

Como dije, no seas tan duro con tu profesor. Muchos EE están aceptando los ideales al pie de la letra mientras se dan cuenta de que la realidad es bastante diferente. Los modelos ideales nos brindan un punto de partida desde el cual trabajar que nos permite diseñar cosas con un nivel de precisión de trabajo sin perdernos en el caos de los efectos del mundo real.

Sin embargo, siempre debemos tener en cuenta que los ideales son un mito.

incluso tocar ambos extremos de una batería AAA con un cable de metal produce chispas y calor

Para analizar este circuito, debe considerar tanto la resistencia interna de la batería como la resistencia real del cable.

Dado que un cable real tiene una resistencia distinta de cero, se entregará algo de energía al cable y se convertirá en calor.

Pero también, dado que una batería real tiene resistencia interna, parte de la energía se convertirá en calor dentro de la batería donde no sirve de nada y puede dañar la batería.

La afirmación (del sitio web) es correcta solo en un sentido puramente teórico, ya que realmente no existe un corto de 0 ohmios. Todos los cables tienen algunos resistencia, y una batería tiene resistencia interna. De hecho, su profesor tenía razón: si hay flujo de corriente, entonces hay una caída de voltaje, aunque puede ser muy pequeña.

De hecho, una forma de medir la corriente en un circuito es colocar una pequeña resistencia calibrada (llamada resistencia de derivación) de típicamente 0.01 ohm en serie con la carga, y medir la caída de voltaje (generalmente en milivoltios) de la derivación.

Un voltaje cero con un cortocircuito solo es cierto si hay resistencia cero. Esa es una afirmación teórica.

En realidad (al menos para nosotros a temperatura ambiente) siempre habrá algo de resistencia y, por lo tanto, un cortocircuito tendrá algo de voltaje y, por lo tanto, potencia.

Considere el circuito ideal (a) a continuación. Hay una corriente de 2 A que fluye a través del circuito. Va de A a B, a través de la resistencia a C, luego de regreso a D, y a través de la fuente de voltaje a A, completando el circuito.

Ahora, ¿cuál es la caída de voltaje en el cable AB y cuánta potencia se disipa allí? Es un cable ideal, por lo que su resistencia es cero y, por lo tanto, la caída de voltaje y la potencia también son cero. Independientemente del hecho de que hay una corriente de 2 A que fluye a través de él. Un cable ideal es un cortocircuito, y aquí hay uno que no disipa la energía, como dijo su maestro.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

$V_2\ /\ R_2$$10\ \mathrm{V}\ /\ 0\ \Omega$$R_2$$\lim_{R_2\to0} {V_2\over R_2} = \infty$

Obviamente, también hay una caída de voltaje, ya que el voltaje neto alrededor del circuito debe ser cero. Un voltaje distinto de cero por la corriente infinita da una potencia infinita. Esto es diferente de (a), ya que aquí, toda la fuente de voltaje se cortocircuitó.

^{simular este circuito}

Cuando un número de elementos resistivos se conectan en serie y son impulsados ​​por una fuente de voltaje, la cantidad total de energía será inversamente proporcional a la resistencia total (para ser precisos, es el voltaje al cuadrado dividido por la resistencia), pero la fracción de energía recibida por Cada elemento resistivo individual será proporcional a su resistencia.

Si uno tiene un cable con una resistencia de 1 ohmios conectado en serie con una bombilla cuya resistencia es de 99 ohmios, y esa combinación se acciona con una fuente de 100 voltios, entonces la potencia total será de 100 voltios al cuadrado, dividida por los 100 ohmios resistencia total, es decir, 100 vatios. De esa potencia, el 99% se disiparía en la bombilla y el 1% se disiparía en el cable.

Si la resistencia de la bombilla cayera a 0.001 ohmios, entonces la potencia total disipada sería de 100 voltios cuadrados dividida por la resistencia total de 1.001 ohmios, es decir, 9,9990 vatios. De esa potencia, aproximadamente el 0.1% (10 vatios) se disiparía en la bombilla en cortocircuito y el 99.9% (9980 vatios) en el cable. Tenga en cuenta que la máxima disipación de potencia en la bombilla se produciría si su resistencia fuera igual a la del cable. En ese caso, 5.000 vatios se dividirían en partes iguales entre el cable y la bombilla (cada uno recibe 2.500 vatios).

Esto parece derivarse de la suposición de que, incluso en la idealización , la corriente a través del circuito todavía es finita, y por lo tanto V = IR implica V = 0.

Un modelo más razonable de un cortocircuito en el mundo real sería que el voltaje no sea cero; en el caso ideal de resistencia cero, por lo tanto, tendría una corriente infinita . La potencia P = IV también sería infinita.

Su pregunta me hizo sentir curiosidad, así que publiqué la mía . Creo que el comentario escrito por Nick Alexeev responde básicamente a su pregunta: el modelo del cortocircuito sobre el que está leyendo está destinado a modelar circuitos más benignos, no los que se derriten.