Corto circuito = nessuna alimentazione?

Ora voglio costruire cose e sono davvero interessato all'apprendimento delle cose (considera che sto iniziando da zero).
Quindi sto leggendo tutto questo sito Web e la seguente riga in questo articolo mi ha fatto grattare la testa per un po 'di tempo:

[sulla potenza nominale di un circuito]
Allo stesso modo, se abbiamo una condizione di cortocircuito, il flusso di corrente è presente ma non c'è tensione V = 0, quindi 0 x I = 0, quindi di nuovo la potenza dissipata all'interno del circuito è 0.

Sono abbastanza sicuro che puoi sciogliere le cose quando le colleghi ad entrambe le estremità di una batteria. Non che l'ho provato da solo, ma anche toccare entrambe le estremità di una batteria AAA con un filo metallico produce scintille e calore. È davvero corretto che non ci sia potenza dissipata all'interno del circuito in una condizione di corto circuito?

Inoltre, ricordo che non potrebbe esserci un flusso di elettroni in un circuito se non vi fosse caduta di tensione tra le due estremità del circuito. Quindi, la linea che ho citato non è forse contraddittoria?

Non dovresti essere così duro con il tuo professore.

Gran parte della confusione con cui i nuovi arrivati ​​con EE lottano è che parliamo di circuiti IDEAL teorici come parte del processo di insegnamento. Nei circuiti ideali le cose spesso agiscono piuttosto in contrasto con le tue nozioni intuitive e sperimentali su come funzionano effettivamente le cose.

Cose come i cortocircuiti, i trasformatori, i diodi e praticamente qualsiasi altra cosa con cui lavoriamo, hanno modelli ideali che usiamo per descriverli e comprenderli nell'ambito di come cerchiamo di usarli. La realtà è molto più complicata e molto più difficile, se non impossibile, da definire interamente.

Pertanto, la definizione di "corto circuito" è in effetti un "componente ideale". È una resistenza con resistenza zero, ovvero . Cioè, la forza della batteria agirà attraverso di essa senza forza opposta. Non spingendo su nulla, non fai alcun lavoro e non viene dissipata energia.$0\Omega$

Nella vita reale, ovviamente, il filo che usi per cortocircuitare la batteria ha una piccola resistenza. La batteria stessa ha anche una certa resistenza interna. Poiché entrambi sono piccoli, la corrente risultante è molto grande. Ciò significa che molta energia viene dissipata nel filo e nella batteria e le cose diventano rapidamente piuttosto calde.

Come ho detto, non essere così duro con il tuo professore. Molta EE sta accettando gli ideali al valore nominale mentre si rende conto che la realtà è piuttosto diversa. I modelli ideali ci forniscono un punto di partenza da cui partire per consentirci di progettare le cose con un livello di precisione di lavoro senza perderti nel caos degli effetti del mondo reale.

Tuttavia, dobbiamo sempre essere consapevoli che gli ideali sono un mito.

persino toccare entrambe le estremità di una batteria AAA con un filo metallico produce scintille e calore

Per analizzare questo circuito, è necessario considerare sia la resistenza interna della batteria sia la resistenza effettiva del filo.

Poiché un filo reale ha una resistenza diversa da zero, una certa potenza verrà effettivamente erogata al filo e trasformata in calore.

Inoltre, poiché una batteria reale ha una resistenza interna, una parte della potenza verrà convertita in calore all'interno della batteria, dove non viene utilizzata e può danneggiarla.

L'affermazione (dal sito Web) è corretta solo in senso puramente teorico, poiché in realtà non esiste nulla come uno 0 ohm corto. Tutti i fili hanno una certa resistenza e una batteria stessa ha una resistenza interna. Il tuo professore aveva effettivamente ragione: se c'è flusso di corrente, allora c'è una caduta di tensione, sebbene possa essere molto piccola.

In effetti, un modo per misurare la corrente in un circuito consiste nel posizionare una piccola resistenza calibrata (chiamata resistenza di shunt) in genere 0,01 ohm in serie con il carico e misurare la caduta di tensione (solitamente in millivolt) dello shunt.

Una tensione zero con un corto circuito è vera solo se c'è resistenza zero. Questa è un'affermazione teorica.

In realtà (almeno per noi a temperatura ambiente) ci sarà sempre una certa resistenza e quindi un corto circuito avrà una certa tensione e quindi potenza.

Considera il circuito ideale (a) di seguito. C'è una corrente di 2 A che fluisce attraverso il circuito. Va da A a B, attraverso la resistenza a C, quindi di nuovo a D, e attraverso la sorgente di tensione a A, completando il circuito.

Ora, qual è la caduta di tensione nel filo AB e quanta energia viene dissipata lì? Questo è un filo ideale, quindi la sua resistenza è zero e quindi anche la caduta di tensione e la potenza sono zero. Indipendentemente dal fatto che vi sia una corrente da 2 A che la attraversa. Un filo ideale è un corto circuito, ed eccone uno che non dissipa energia, proprio come ha detto il tuo insegnante.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

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

Ovviamente, c'è anche una caduta di tensione, poiché la tensione netta intorno al circuito deve essere zero. Una tensione diversa da zero per una corrente infinita fornisce una potenza infinita. Questo è diverso da (a), poiché qui l'intera sorgente di tensione era in corto circuito.

^{simula questo circuito}

Quando un numero di elementi resistivi sono collegati in serie e pilotati da una sorgente di tensione, la quantità totale di potenza sarà inversamente proporzionale alla resistenza totale (per essere precisi, la sua tensione è quadrata divisa per resistenza), ma la frazione di potenza ricevuta da ogni singolo elemento resistivo sarà proporzionale alla sua resistenza.

Se uno ha un filo con una resistenza di 1 ohm collegato in serie con una lampadina la cui resistenza è di 99 ohm e quella combinazione è pilotata con una sorgente da 100 volt, la potenza totale sarà di 100 volt al quadrato, divisa per i 100 ohm resistenza totale, cioè 100 watt. Di quella potenza, il 99% sarebbe dissipato nella lampadina e l'1% sarebbe dissipato nel filo.

Se la resistenza della lampadina dovesse scendere a 0,001 ohm, la potenza totale dissipata sarebbe di 100 volt al quadrato divisa per la resistenza totale di 1,010 ohm, cioè 9.999 0 watt. Di quella potenza, circa lo 0,1% (10 watt) sarebbe dissipato nella lampadina in corto e il 99,9% (9980 watt) nel filo. Si noti che la massima dissipazione di potenza nella lampadina si verificherebbe se la sua resistenza fosse uguale a quella del filo. In tal caso, 5.000 watt sarebbero divisi equamente tra il filo e la lampadina (ciascuno ricevendo 2.500 watt).

Ciò sembra derivare dal presupposto che, anche nell'idealizzazione , la corrente attraverso il circuito è ancora finita, e quindi V = IR implica V = 0.

Un modello più ragionevole un corto del mondo reale sarebbe che la tensione rimane diversa da zero; nel caso ideale di resistenza zero avresti quindi una corrente infinita . Anche la potenza P = IV sarebbe infinita.

La tua domanda mi ha incuriosito, quindi ho pubblicato la mia . Il commento di Nick Alexeev, credo, sostanzialmente risponde alla tua domanda: il modello del corto circuito di cui stai leggendo è pensato per modellare circuiti più benigni, non quelli che si sciolgono.