¿Existe una "unidad de tiempo" implícita en la medición de electricidad? (por ejemplo, millas por hora, kb por segundo, amperios por ???)

Soy muy nuevo en electrónica y estoy pasando por lo que debe ser una dificultad común para comprender el voltaje, la corriente y la resistencia. Restringiré mi pregunta a la corriente, ya que sospecho que comprender esa pieza puede arrojar luz sobre el voltaje y la resistencia.

He leído algunas preguntas aquí:

• Ayuda con la comprensión de corriente, voltaje y resistencia

• Comprensión de voltaje y corriente

Y ayudaron un poco, pero todavía estoy luchando. Una parte específica que me resulta difícil de resolver mentalmente es que estoy leyendo sobre las unidades básicas de medida, pero no estoy completamente seguro de lo que se está midiendo. Por ejemplo, una libra mide la fuerza de gravedad que tira de una colección de átomos. Un galón es la cantidad de líquido que puede ocupar una cantidad fija de espacio. Electricidad ... Me pierdo en los detalles de lo que se está observando.

Muchas unidades de medida son una cantidad fija de algo que no cambia (a menos que se actúe sobre ellas). Por ejemplo:

• 1 galón de leche
• 16 onzas de carne de res
• 30 litros cúbicos de aire

Eso no parece tener sentido con algo como la corriente que mide electrones constantemente en movimiento. Alternativamente, realizamos mediciones de algo a medida que cambia con el tiempo:

• 35 millas por hora
• 128 kilobits por segundo
• 5,000 galones por minuto

Cuando se trata de corriente, solo decimos "amperios", no "amperios por algo ". Bueno, entiendo que los "amperios" miden el flujo de electrones, pero ¿qué significa exactamente ese "flujo"? ¿Es el número de electrones (o el número de algo más) que pasa por una ubicación en un circuito en un segundo (o alguna otra unidad) de tiempo? Cuando toco los cables de mi multímetro con un cable, ¿qué está "mirando" exactamente?

He leído que los voltios son una medida de la energía potencial relacionada con julios y culombios ( http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_2/1.html ) (más confusión pero está bien) y creo que los culombios se miden por segundo. ¿El por segundo se transfiere a los amplificadores también?

La única otra cosa que puedo pensar es que los amplificadores podrían ser más como presión donde mides libras por pulgada cuadrada .

Sé que la electricidad es electricidad y ninguna analogía es perfecta. Estoy tratando de entender la electricidad por lo que es, simplemente no estoy seguro de cómo se hacen estas mediciones. Tal vez estoy pensando demasiado, pero cualquier idea más profunda sería genial.

(Si esto ya se ha explicado hasta la muerte, me disculpo, es posible que no conozca el mejor término de búsqueda para usar).

Hombre, como alguien nuevo en este sitio, estoy tan impresionado que tanta gente se tomó tanto tiempo para ayudarme a entender esto. Al igual que muchas cosas, creo que tomará tiempo y mucha más lectura / experiencia "asimilar", pero todas las respuestas fueron muy útiles. Estoy marcando la respuesta "amperios incluyen el tiempo" como la que más me ayudó porque respondió el núcleo de mi pregunta "¿amperios por qué ?". Me estoy imaginando "amperios" como " nudos " en el sentido de que las cantidades son parte de la definición de la palabra en lugar de estar explícitamente expresadas, ya que estarían en otra unidad como "millas" por hora ". No es una analogía perfecta, pero al menos me ayuda a entender a dónde fueron todos los números duros.

Amperios incluye tiempo ...

Amperios = Coulombs por segundo

Eso dice más simplemente que ...

Current = amount of charge per time interval

Es una métrica de caudal. Como el agua ... litros (volumen -> cantidad) por minuto (tiempo)

En mayor profundidad

En términos prácticos, el amperio es una medida de la cantidad de carga eléctrica que pasa un punto en un circuito eléctrico por unidad de tiempo con 6.241 × 10 ¹⁸ electrones, o un culombio por segundo que constituye un amperio.

- Artículo de Wikipedia

Sondeo

Cuando toco los cables de mi multímetro con un cable, ¿qué está "mirando" exactamente?

Si está en el modo de medición de voltaje, está midiendo efectivamente la "presión" entre los dos cables, el grado en que las cargas en un cable buscan alcanzar el otro (pero no pueden). La razón por la que el gradiente de carga no se puede neutralizar depende del circuito. En un condensador, por ejemplo, una barrera de algún tipo lo impide. La existencia de un voltaje entre dos puntos requiere que tal gradiente exista.

Si está en un modo de medición de corriente, los cables se instalan en la ruta de corriente (en serie con) y el medidor mide cuánta carga fluye a través de ellos en la unidad de tiempo (en realidad lo hace indirectamente aplicando la ley de Ohm).

Otras lecturas

Bodanis, David (2005), Electric Universe, Nueva York: Three Rivers Press, ISBN 978-0‐307‐33598‐2

La unidad de carga más fundamental es el electrón, pero es prácticamente imposible trabajar con él. Un coulomb es una unidad de carga más grande que representa la carga de aproximadamente 6,241,509,324,000,000,000 de electrones. Un amperio es una unidad abreviada que representa una velocidad de flujo de un culombio (es decir, 6,241,509,324,000,000,000 de electrones) por segundo, lo que significa que si un cable tiene un amperio de corriente continua que fluye a través de él, habrá aproximadamente 6,241,509,324,000,000,000 más de electrones entrando en un extremo y dejando el otro, que viceversa.

En lugar de responder su pregunta directamente (otros lo han hecho bastante bien), me gustaría presentar un modelo mental y una herramienta analítica que debería ayudarlo a comprender esas respuestas. Esa herramienta es el análisis dimensional .

El concepto fundamental es que una unidad es un símbolo que puede manipularse algebraicamente. Creo que un ejemplo es el mejor. Sabemos que el volumen de un cuboide rectangular es su ancho, multiplicado por su altura, multiplicado por su profundidad. Digamos que medimos 1 metro de alto, 2 metros de ancho y 3 metros de profundidad. Luego:

$m$$x$

Es decir, el volumen de este cuboide es de seis metros cúbicos. Pero podemos medir el volumen en unidades que no sean metros cúbicos. De hecho, cualquiera de las tres unidades de longitud, multiplicadas juntas, es una unidad de volumen. El área es dos unidades de longitud multiplicadas juntas, así que si multiplico área por longitud, obtengo volumen. Digamos que quiero medir el volumen en una unidad de wacko que acabo de inventar, la pulgada por acre.

$6m^3$$6 \cdot m \cdot m \cdot m$$m$$in$$ac$

Seis metros cúbicos equivalen a 0.058 acres-pulgadas. ¿Por qué querría medir el volumen en acres-pulgadas? No tengo idea, pero puedo. El punto es que las unidades pueden manipularse algebraicamente.

Esto produce una nueva visión de lo que significan las unidades. Elija cualquier unidad, como el vatio , y wikipedia le dirá algo como:

La elegancia de las unidades SI es que todas las unidades están relacionadas por un factor de 1, por lo que no tenemos que escribirlo. Entonces, lo que esto dice es que un vatio es igual a un julio por segundo. O, un newton-metro por segundo. O, un kilogramo-metro cuadrado por segundo en cubos. O, un vatio es un amplificador de voltios. Todo esto es lo mismo.

$P$$E$$I$

Sabiendo que la corriente se puede medir en amperios y que el voltaje es voltios, la potencia se debe medir en voltios-amperios. Y oye, según Wikipedia, eso es un vatio:

por lo tanto:

$10V$$10mA$

Aquí hay algunos ejemplos más de análisis dimensional:

• /electronics/68745/how-many-d-cell-batteries-would-you-need-to-replace-a-6v-4-5ah-battery/68749#68749
• Consumo actual en milisegundos
• Cómo obtener alta corriente de baterías de 9 voltios

Cuando se trata de voltaje, solo decimos "amperios", no "amperios por algo".

Tienes un malentendido.

Los amperios miden la corriente.

Los voltios miden la diferencia de potencial. Voltaje es otra palabra para diferencia de potencial, cuando lo está midiendo con las unidades de voltios.

Como han respondido otros, los amplificadores miden el flujo de electrones, y un amplificador equivale a 1 cuolomb de carga que pasa por segundo.

Cuando la corriente en un cable está cambiando, no es raro medir la tasa de cambio en "amperios por segundo" o A / s.

He leído que los voltios son una medida de la energía potencial relacionada con julios y culombios

Los voltios se pueden reescribir como vatios por amplificador o julios por cuolomb. Veamos la segunda forma, julios por cuolomb.

Significa que si el potencial en algún punto del espacio se mantiene constante a 1 V, tomará 1 joule de energía para empujar 1 C de carga a esa ubicación.

O tomaría 1 J / s para mover 1 C / s a ​​esa ubicación; 1 vatio por amperio de corriente que fluye hacia esa ubicación.

Una analogía mecánica puede ayudar a resolver las cosas.

En una analogía mecánica, la fuerza es análoga al voltaje mientras que la velocidad es análoga a la corriente (eléctrica) .

Como ya sabrán, el producto de la fuerza y ​​la velocidad es la potencia (mecánica) y, de manera análoga, el producto del voltaje y la corriente es la potencia (eléctrica).

Mientras que la fuerza es energía por metro, el voltaje es energía por Coulomb (Coulomb es la unidad de carga eléctrica).

Mientras que la velocidad es metros por segundo, la corriente es Coulombs por segundo.

Llamamos a la fuerza y la tensión del otro lado de las variables, mientras que la velocidad y la corriente son los través de variables.

En cualquier caso, el producto de la variable transversal y transversal es la energía por segundo, que es la potencia.

Probemos con una analogía común para los circuitos.

Un circuito es como un río . El agua en un río siempre fluye "cuesta abajo" porque el agua en la cima de la colina quiere ir cuesta abajo. El agua siempre buscará un punto más bajo.

Si el agua siempre desciende, ¿cómo es este un circuito?

Bueno, se puede pensar en un río "en bucle", que fluye cuesta abajo, pero en un extremo, hay una rueda de agua de algún tipo que lleva el agua en la parte inferior hacia arriba. Esta rueda toma agua de bajo nivel, sin motivación para fluir a ningún lado, y la "empuja" al nivel alto, con mucha motivación para fluir cuesta abajo.

Si pensamos en la "altura" como "energía potencial", la rueda de agua toma agua de energía de bajo potencial y la coloca en una posición de energía de alto potencial, esencialmente "inyectando" energía potencial gravitacional en el agua. Esta agua recién energizada no pierde tiempo en gastar esa energía para ir cuesta abajo una vez más.

Esta "propensión a moverse cuesta abajo" se llama potencial, que en nuestro caso es análogo al voltaje .

La corriente del río es ... bueno ... corriente . ¿Cómo medirías la corriente de un río?

Yo diría ... "toma un cronómetro y mide cuántos litros de agua pasan por una determinada marca en el río en un segundo". Eso suena como una forma razonable de cuantificar una corriente. Litros por segundo.

En un circuito, su agua es la carga. En lugar de medir cuántos litros de agua pasan por un punto en un cable después de un segundo, puede medir cuántas unidades de carga pasan por un punto específico en un cable por segundo.

Al igual que decir "decímetros cúbicos" es un bocado y le damos una unidad conveniente - "litro", también le damos a "carga por segundo" un nombre conveniente - "amplificadores".

Hacemos esto mucho: "millas por galón" se convierte en "kilometraje", "kilogramos por metro por segundo por segundo" se convierte en "newton", "julios por segundo" se convierte en "vatios".

Si la gravedad no lo hace por usted, considere el agua en las tuberías y la presión del agua .

Tengo agua presurizada en un extremo y agua no presurizada en el otro. El agua se moverá del lado presurizado al lado no presurizado. La presión es una medida de la fuerza de todas las moléculas de agua que desean alejarse unas de otras. Las moléculas de agua tienen una distancia cómoda y presurizan el acto de empujar esas moléculas de agua cada vez más cerca de ese punto cómodo.

Quizás recuerdes que los electrones se repelen entre sí. Cuando tienes un "alto voltaje", realmente tienes una "alta presión de electrones": rellenar los electrones demasiado juntos para su propia comodidad.

Tenga en cuenta que esta analogía es realmente muy literal: ¡el voltaje realmente puede verse como literalmente presión de electrones!

Al igual que poner demasiado aire en un globo ... las cosas que están demasiado juntas querrán "escapar", y hay una fuerza real.

Ahora, de vuelta a nuestras tuberías de agua, el agua querrá correr desde el extremo presurizado hasta el extremo no presurizado.

Piensa cuidadosamente sobre la tubería. Cuando dejamos correr el agua ... ¿qué es lo que realmente corre? ¿Son las moléculas de agua? Imagine una sola molécula de agua en el extremo presurizado y dejando que la presión "vaya". Esa molécula no correrá hacia el otro extremo. Simplemente permanecerá en su lugar mientras la presión se iguala.

Entonces, ¿qué se está moviendo realmente ?

los presión se mueve.

Digamos que tiene una pequeña pantalla en cada pulgada en la tubería que mide la presión en ese punto exacto. Al principio, todos los de la izquierda son altos; todos los de la derecha son bajos.

Cuando sueltas la presión ... ves que estas pantallas comienzan a cambiar. La "alteza" comienza a moverse hacia la derecha.

Digamos que en una pantalla dice "50" para presión, y luego la siguiente pantalla a la derecha dice "20". Un segundo después, la primera pantalla ahora dice "40" y la segunda dice "30". Puede ver esto como 10 unidades de "presión" que se mueven hacia la derecha a una velocidad de 10 unidades de presión por segundo. Esto es actual - 10.

Ahora estoy jugando un poco suelto con dimensiones y una especie de agitación manual, eliminando algunas de las diferencias entre Potencial y carga, pero el principio básico es el mismo.