Perché la legge di Ohm non funziona per gli aspirapolvere?

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Ho imparato a conoscere la legge di Ohm e testato la resistenza attraverso la spina dei miei elettrodomestici e calcolando la corrente.

Ad esempio, il mio bollitore era 22 ohm (10,45 ampere) ed è protetto da un fusibile da 13 A.

Questo ha senso, e sto bene, ma poi ho testato l'aspirapolvere che aveva una resistenza di 7,7 ohm che equivale a 29,8 ampere che sicuramente dovrebbe bruciare il fusibile da 13 A, ma non lo fa. Ora ho testato due diversi aspirapolvere che hanno la stessa piccola lettura di resistenza su tutto il vivo e neutro.

Sicuramente questo sarebbe un corto diretto, ma funziona bene, quindi cambia la resistenza o cosa?

resistance

— Dominic Edwards
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È un grande passo prendere la legge degli ohm nei circuiti cc e provare ad applicarla nei circuiti ca. Come stai con numeri e reattanze complessi?

— Andy aka

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E anche effetti motori.

— Trevor_G,

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Risposta rapida: i motori non sono semplicemente resistori, hanno anche caratteristiche induttive.

— Il fotone

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La resistenza fornisce solo informazioni sulla corrente continua. Ricorda inoltre che questa resistenza potrebbe dipendere dalla corrente. Se hai circuiti in ca dipende dalla tua impedenza, ecco dove entrano in gioco condensatori e induttanza. Modifica: importante notare che l'impedenza dipende anche dalla frequenza

— Felix Crazzolara

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Buona domanda a proposito. La risposta non è sempre ovvia finché non hai a che fare con motori a livello elettrico!

— Cort Ammon,

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Il 7,7 ohm misurato è la resistenza dell'avvolgimento del motore. Ma questo non è l'unico fattore che determina la sua corrente operativa.

L'aspirapolvere potrebbe avvicinarsi ai 30A calcolati con la potenza istantanea applicata, ma non appena il motore inizia a ruotare, genera una tensione proporzionale alla velocità (chiamata back emf) che si oppone alla tensione applicata, diminuendo la tensione netta disponibile per guidare la corrente attraverso gli avvolgimenti. All'aumentare della velocità del motore, la corrente (e quindi la coppia prodotta dal motore) diminuisce e la velocità si assesta nel punto in cui la coppia prodotta dal motore corrisponde alla coppia richiesta per guidare il carico a quella velocità.

I fusibili non si bruciano all'istante. Ma se si dovesse bloccare il motore in modo che non possa ruotare, quel fusibile non durerebbe a lungo.

— user28910
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A volte il vuoto prende accidentalmente qualcosa che non dovrebbe (come i tappeti da lancio) che impedisce alla spazzola (e presumibilmente, dal suono, dal motore) di girare. Eppure, non ho mai fatto niente di questo viaggio ...

— Michael

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@Michael: mi riferivo al motore principale che aziona la ventola o la girante che crea l'aspirazione. In genere la spazzola è azionata da un motore separato, più piccolo. Dal momento che la spazzola dovrebbe ragionevolmente incepparsi di tanto in tanto, quel motore sarebbe progettato per tollerare quella condizione senza assorbire corrente eccessiva.

— user28910

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Ah, e ora capisco perché le mie luci si spengono momentaneamente quando avvio un aspirapolvere ma si riprendono praticamente all'istante.

— soffice

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Quindi presumo che il fatto che il mio aspirapolvere faccia scattare l'interruttore quando lo inserisco in una presa specifica significa solo che la presa è già sovraccarica (scheda di distribuzione)?

— ArtOfCode

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@ MichaelKjörling, ecco perché ti dicono sempre di non collegare la tua stampante laser a un UPS! Puoi (e dovresti) collegarlo a una presa protetta contro le sovratensioni sull'UPS, ma non sul lato alimentato. Suppongo, tuttavia, che se l'UPS ha abbastanza capacità per far funzionare il PC, i monitor e tutto il resto e non rinunciare quando il laser si accende, non c'è alcun motivo reale per non farlo (a parte il sanguinoso omicidio urlante) .

— FreeMan

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Un aspirapolvere non è un resistore e la tensione di linea dalla presa non è CC (corrente continua) . La legge di Ohm si applica ai resistori e alla corrente continua. La legge di Ohm non si applica direttamente al motore collegato a una sorgente CA (corrente alternata) .

Per i motori, è necessario esaminare le regole per la corrente alternata e gli induttori. Sono molto più applicabili al tuo caso.

— JRE
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La legge di Ohm funziona anche con carichi puramente resistivi (e ad incandescenza) su CA. Ecco perché AC è RMS: quando sono passati da 110VDC a 110VAC, hanno scelto la tensione che avrebbe fatto funzionare correttamente i riscaldatori e le lampadine. Non motori ovviamente. Impossibile mettere CA su un motore CC.

— Harper - Ripristina Monica

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La legge di Ohm Ohm è sempre vera, ma è necessario usare l'impedenza quando si parla di CA, non solo di resistenza.

— DerStrom8

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Anche in questo caso, le regole per induttori e condensatori sono rilevanti ma non importanti in un EMF a motore (il motore che funge da generatore e cancella la maggior parte della tensione applicata) è ciò che conta qui.

— Brian Drummond,

> indietro EMF ... Bingo!

— Dannyf,

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@ DerStrom8 Se prendi la legge di Ohm come definizione di resistenza, allora è sempre vero (per definizione), ma è ancora inutile per alcuni dispositivi che hanno una resistenza in costante cambiamento.

— user253751

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La "resistenza" è per i circuiti CC. Mentre la resistenza gioca ancora un ruolo nell'AC, c'è anche un'altra caratteristica per i circuiti AC chiamata "Reattanza", che in effetti è solo la resistenza alla corrente alternata. La "reattanza" è fornita dall'induttanza e dalla capacità e cambia con la frequenza, secondo le seguenti formule:

X_{L} = 2 π f L

$X_L = 2\pi f L$

X_{C} = \frac{1}{2 π f C}

$X_C = \frac{1}{2\pi f C}$

dove è reattanza induttiva (in ohm), è reattanza capacitiva (in ohm), è frequenza (in Hertz), è induttanza (in Henrys) e è capacità (in Farads). $X_L$ $X_C$ $f$ $L$ $C$

Insieme, resistenza e reattanza (induttiva o capacitiva) diventano un numero complesso della forma

Z = R \pm j X

$Z = R \pm jX$

$R$ $j$ $\sqrt{-1}$ $X$ $Z$ $Z$ $R$

— DerStrom8
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La reattanza non è così importante in un motore, lo è EMF posteriore.

— Brian Drummond,

indietro L'EMF è certamente importante, ma se stai cercando di determinare il sorteggio attuale non puoi ignorare la reattanza.

— DerStrom8

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"Quindi cambia la resistenza o cosa?"

La risposta breve è sì ...

La risposta lunga è molto più complessa, ma non ti confonderò con i dettagli.

In un guscio di noce, l'aspirapolvere contiene bobine magnetiche. Le bobine e soprattutto i motori sono carichi complessi , non semplicemente resistivi come il tuo bollitore. Questi carichi sono particolarmente sensibili all'alimentazione CA. Ciò produce una "resistenza efficace" che è MOLTO, MOLTO maggiore della resistenza CC misurata con il multimetro.

E sì, non l'hai ancora chiesto, ma quando lo accendi per la prima volta, l'impulso di corrente iniziale può essere GRANDE.

Tuttavia, la resistenza effettiva aumenta molto rapidamente all'avvio del motore. L'apparecchio è progettato in modo tale che la sovratensione sia molto corta, abbastanza corta da non avere il tempo per il riscaldamento e la fusione del fusibile.

Sebbene in alcuni paesi, come la maggior parte del Nord America, potresti notare che le luci sullo stesso circuito si abbassano brevemente quando accendi lo "hoover".

Lo stallo del motore PU however, tuttavia, creare alcune correnti forti. Quando prendi il bordo di quel tappeto con l'aspirapolvere e il motore inizia a piagnucolare ... spegnilo.

— Trevor_G
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Quando lo prendi con il rotore ?!

— Gregory Kornblum,

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I motori creano una tensione opposta alla sorgente, Back EMF. Quindi la legge di Ohm funziona, ma non è solo la resistenza e la tensione di sorgente nell'equazione.

— Gregory Kornblum
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Perché la legge di Ohm non vale per gli aspirapolvere?

$F$ $m$ $a = F/m$

Tutte le leggi, certamente tutte le leggi fisiche , funzionano solo per un ambiente particolare e ben definito. La legge di Ohm (nella sua forma più semplice, che è ciò che assume un multimetro) funziona per resistori idealizzati . Accade così che un bollitore si comporti praticamente come un resistore idealizzato, e ovviamente anche i resistori che usi i circuiti elettronici. ^‡ Ma a priori, non c'è assolutamente motivo di pensare che un dato componente sconosciuto dovrebbe obbedire alla legge di Ohm, come se non ci fosse motivo di ritenere che le leggi del moto planetario di Keplero dovessero valere per il tuo bollitore.

Solo in pochi casi, si scopre che una legge che funziona per qualche oggetto fisico Un risulta anche il lavoro per un oggetto completamente diverso B . Quelle incidenze sono i momenti davvero entusiasmanti della fisica, come quando Einstein propose che l'invarianza di Lorentz , che era conosciuta per la prima volta solo come proprietà delle leggi dell'elettrodinamica di Maxwell, vale anche per i corpi massicci. Che questa previsione ingiustificata si sia rivelata vera è ciò che rende la teoria della relatività una vera teoria fisica , al contrario di una certa legge - come la legge di Ohm, che è solo una descrizione di ciò che, bene, i resistori fanno.

^†_{Beh, a livello leggi di Newton fare del lavoro del corso per le resistenze: se si applica una forza ad una resistenza che, esso sarà accelererà molto brevemente fino a quando i giunti di saldatura applicare una contro-forza di tenuta indietro. Tutte le forze insieme, la legge di Newton è quindi nuovamente adempiuta. Allo stesso modo, anche un aspirapolvere può effettivamente soddisfare la legge di Ohm in senso generalizzato, se si considerano le induttanze del motore come impedenze / reattanze (immaginarie) extra. Questi non sono semplicemente visibili al tuo multimetro, proprio come i giunti di saldatura che tengono premuto il resistore non sono visibili al ragazzo che lo ha pesato prima di inserirlo nel circuito.}

^‡_{Anche se ciò non è del tutto vero: in effetti la resistenza dipende dalla temperatura, che è anche influenzata dalla corrente; e ci sono effetti più delicati come il rumore di Johnson . In un senso sufficientemente pedante, i resistori non obbediscono quindi alla legge di Ohm!}

— leftaroundabout
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E purtroppo i resistori non newtoniani sono piuttosto costosi. :)

— Wossname

La legge di Ohm funziona per tutto. Si applica solo alla parte resistiva. Tutto ha tale. È MOLTO grande in alcuni casi. Molto. E quando la resistenza cambia, si applica ancora la legge di Ohm, ma il risultato varia al variare della resistenza.

— Russell McMahon,

@RussellMcMahon no, non funziona per tutto. Certo, si può per nulla misurare alcuni / coppie di corrente di tensione, eseguire un semplice adattamento lineare e chiamare il coefficiente lineare “la resistenza”. Questo è essenzialmente ciò che fa un multimetro decente. Ma generalmente, il risultato non è ben definito, dipenderà sostanzialmente da come si scelgono le condizioni al contorno della misurazione; solo per i sistemi lineari è possibile specificare una procedura che dia sempre risultati coerenti corrispondenti alla parte resistiva .

— circa il

\frac{\partial U}{\partial I} = R

$\frac{∂U}{∂I} = R$

@leftaroundabout - Per favore, vedi la mia risposta scritta qualche tempo fa. Dichiaro ancora che si applica a tutto, ma sono d'accordo con quello che dici a fini pratici. Il mio punto (vedi risposta) è che funziona essenzialmente per definizione per ciò a cui si applica, anche se questo potrebbe non essere eccessivamente utile. Dal mio esempio di "resistenza del ponte a torre": "... Probabilmente è immensamente grande, varia continuamente e non è una misura eccessivamente utile di nulla ... Quando la resistenza di un oggetto cambia la legge di Ohm si applica ancora ma il risultato varia quando il cambiamenti di resistenza ". come dici tu

— Russell McMahon,

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La legge di Ohm può essere considerata una relazione esatta quando si tratta di resistori ideali, o un'approssimazione quando si tratta di resistori non ideali o parte di un insieme complessivo di "leggi" quando si tratta di resistori più "qualcos'altro" o di resistori che sono significativamente influenzato dal loro ambiente in qualche modo.

La legge di Ohm si applica sempre alle cose alle quali è destinato ad applicarsi,
vale a dire ai resistori puramente invarianti.

Se non funziona per una "cosa", allora la cosa non è un puro resistore invariante.
Può essere

un resistore più induttanza, o
un resistore interessato dalla tensione applicata o
corrente o
campo elettrico o
effetti termici o
...

Nel caso di un motore per aspirapolvere "vedi" un induttore di campo, più un induttore del rotore, oltre alla resistenza di entrambi e una resistenza del cablaggio. L'AC applicata tende ad essere più influenzata dall'induttanza che dalla resistenza.

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Le seguenti dichiarazioni apparentemente stupide e pedanti (che in realtà possono essere stupide e pedanti :-)), continuano a spiegare bene la situazione generale del mondo reale:

La legge di Ohm funziona per tutto.
Si applica solo alla parte resistiva.
Tutto ha una parte resistiva.
È MOLTO grande in alcuni casi. ad es. Tower Bridge a Londra, Inghilterra, ha una resistenza che può essere misurata da due punti scelti alle due estremità. Probabilmente è immensamente grande, varia continuamente e non è una misura eccessivamente utile di nulla.
Quando la resistenza di un oggetto cambia, si applica ancora la legge di Ohm, ma il risultato varia al variare della resistenza.

— Russell McMahon
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"Tutto ha una parte resistiva" Anche se alcune persone lavorano molto duramente per trovare modi per produrre materiali che, um, resistano a questa affermazione ...

— un CVn

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Un motore ha bobine e quindi possiede induttanza. L'induttanza cerca sempre di opporsi alla causa producendola da back emf. Il motore ha anche la capacità di ruotare. Quindi il motore gira in una direzione che si oppone alla variazione del campo magnetico o della corrente dovuta alla variazione della corrente alternata.

Quindi la corrente alternata è ostruita sia dall'emf posteriore che dalla rotazione del motore. Pertanto, sebbene la resistenza sia piccola, l'ostruzione al flusso di corrente è elevata. Questo è il motivo per cui la corrente assorbita è molto alta quando il motore è inceppato e mentre si avvia (inizialmente a riposo quindi nessuna rotazione per bloccare il cambio di corrente).

— Vishnu Sukumaran
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