Будет ли резистор на 100 кОм или двигатель излучать больше тепла?

Будет ли резистор на 100 кОм выделять больше тепла, чем двигатель с таким же сопротивлением?

+|---------(100кОм)----------|-

+|---------(двигатель 100k)--------|-

Обе цепи имеют одинаковое количество тока. Что производит больше тепла?

Примечание

Одна из этих цепей преобразует электрическую энергию в механическую энергию, а также в тепло.

В обеих цепях протекает один и тот же ток.

Двигатель спроектирован так, чтобы максимизировать механическую мощность.

Это звучит как домашнее задание. Если да, объясните, что вы сделали до сих пор и где вы застряли.
Возможно, вы получили лучший ответ на сайте вопросов и ответов по физике.
Термин «сопротивление» сам по себе обычно имеет смысл только для стационарных двигателей. Когда двигатели вращаются, на их поведение влияют другие параметры в дополнение к их «сопротивлению постоянному току» (термин для сопротивления, которое будет измеряться, когда двигатель не вращается). Ваше значение сопротивления 100K кажется слишком высоким, чтобы быть правдоподобным значением сопротивления постоянного тока для двигателя; что вы подразумеваете под термином?
Можно ли просто игнорировать индуктивность двигателя? Мотор - это не сопротивление.

Ответы (6)

100к это очень большое сопротивление для мотора..

Резистор будет нагреваться, потому что, как вы говорите, двигатель передает энергию куда-то еще. Если вы поместите двигатель плюс то, что он приводит в действие, в герметичный калориметр и не будете управлять накопителем энергии (скручиванием пружины, подъемом веса и т. д.), то общее тепловыделение в калориметре будет равно энергии, вложенной в система.

Прохладный. Поэтому, если вы хотите охладить цепь, замените резисторы двигателями с нагрузкой. Спасибо!
Если у вас есть двигатель, приводящий в действие охлаждающий вентилятор, да :) Но обратите внимание, что двигатель является индуктивной нагрузкой, а не резистивной нагрузкой, и обычно имеет сопротивление постоянному току менее 10 Ом.
Возможно, лучшим примером является сравнение резистора на 8 Ом с громкоговорителем на 8 Ом, через который проходит сигнал переменного тока мощностью 100 Вт. Резистор греется тихо, динамик очень громко. Поместите динамик в маленькую коробку с идеальной звукоизоляцией, и вместо этого коробка станет горячей.
Вики: Хотя это и смешно, ваше утверждение верно. +1
Двигатель, работающий на полной скорости, требует только достаточного количества входных данных, чтобы сбалансировать свои потери, чтобы он оставался на этой скорости. Потребность в энергии будет определять его импеданс. Двигатель может проявлять импеданс из-за своей противо-ЭДС. Вы не можете просто посмотреть на сопротивление проводки постоянному току.

Теоретически резистор будет выделять больше тепла при одинаковой подводимой и потребляемой мощности. Двигатель преобразует часть энергии во вращательное движение. Избыточная энергия теряется в виде тепла (КПД ниже 100%). Однако при наличии резистора с достаточной допустимой мощностью он может просто оставаться более холодным, чем двигатель.

Окончательный ответ: это зависит. :)

Однако вопрос задавался о выделяемом тепле, а не о температуре. Резистор 100 кОм, проводящий 10 мА (например), рассеивает 10 Вт (мощность = I²R), что составляет 10 Дж/с тепла. Двигатель с таким же сопротивлением, потребляющий тот же ток, может использовать часть этой энергии для лебедки груза, поднимающего его высоту против силы гравитации и, таким образом, преобразующего часть электрической энергии в потенциальную энергию и меньше в тепло.
Примечание: прогнозируемое количество тепла не совпадает с прогнозируемой температурой — температура зависит от того, насколько хорошо устройство отдает тепло в окружающую среду.

Двигатель производит больше тепла. Оба будут иметь одинаковые потери I ^ 2R, но двигатель будет иметь потери в сердечнике, потери на трение и ветер, а также некоторые другие потери.

Редактировать: Позвольте мне объяснить немного больше. Я собираюсь изменить пример на сопротивление 10 Ом для резистора и двигателя. Допустим также, что каждый потребляет ток 10 А. Потери I ^ 2R в каждом составляют 10 ^ 2 * 10 = 1000 Вт. Для создания этого тока резистору потребуется напряжение V = I * R = 10 * 10 = 100 В. Двигателю потребуется большее напряжение для производства этого тока, потому что в дополнение к потерям в сердечнике, трению и потерям на ветер, к нему, вероятно, также подключена нагрузка, которая потребует большей входной мощности. Если мы говорим, что двигатель выдает 10 кВт полезной мощности на вал и имеет КПД 90%, то общая требуемая мощность составит 10 кВт/0,90 = 11,11 кВт. Учитывая наше предположение о 10 А, это будет означать, что требуемое напряжение составит 11,11 кВт / 10 А = 1111 В.

ИМО этот ответ неверен.
У тебя есть основания так говорить?
Я написал свой собственный ответ. Мне кажется, что все остальные ответы в принципе говорят правду, кроме этого.
Чтобы уточнить: возможно, вопрос в том, потребляют ли два устройства одинаковое количество электроэнергии. Они? Если да, то я говорю, что резистор выделяет больше тепла.
Вопрос был не в этом. Вопрос заключался в том, имеют ли двигатель и резистор одинаковое сопротивление и одинаковый ток, который выделяет больше тепла. Учитывая это, двигатель работает, потому что он имеет те же потери I ^ 2R плюс некоторые дополнительные потери. Двигатель, конечно, будет потреблять больше энергии, потому что он движется, вероятно, имеет нагрузку и, как я только что сказал, имеет большие потери тепла. Но, учитывая наше ограничение равного тока, это просто означает, что двигателю потребуется большее напряжение, чем резистору.
EricE Боюсь, то, что вы описываете, это вечный двигатель. В двигателе не может быть никаких дополнительных потерь, кроме I2R, потому что I2R — это единственная энергия, которую вы ему подаете.
Ал, я зарабатываю на жизнь проектированием моторов. Я прекрасно знаю о потерях в двигателе. Двигатели имеют потери I^2R, потери в сердечнике (потери на вихревые токи + потери на гистерезис), потери на трение и ветер, а также потери на блуждающие нагрузки. Это основные категории потерь в двигателе. Кроме того, I^2R — это мощность, а не энергия.
Извините, моя вина здесь, технически это мощность. Но в повседневном использовании термины «энергия» и «мощность» по существу являются синонимами. Энергия = мощность х время.
Эрик, еще одна мысль: может быть, вы ожидаете двигатель переменного тока, а я ожидаю двигатель постоянного тока. Вопрос говорит о сопротивлении, поэтому я ожидаю постоянного тока. В случае переменного тока существует комплексное сопротивление, и если вы измерите только его часть R, вы можете получить результаты, как вы описали.
Нет, не совсем. То, что я написал, применимо ко всем моторам. У всех моторов такие потери.
Думаю путаница в разных трактовках сопротивления 100 кОм. Это может относиться к резистивным потерям - разумный способ взглянуть на величину I²R при анализе сложности двигателя, но при анализе схемы, частью которой является двигатель, 100 кОм, вероятно, является сопротивлением компонента в целом. В последнем случае I²R — это не мощность, потерянная из-за сопротивления, а скорее общая мощность, подаваемая на двигатель, которую «потери I²R» объясняют лишь частично.
Я не думаю, что это все. Разница в том, что исходный вопрос задавался вопросом, что произойдет, если ток и сопротивление будут одинаковыми. Вот на этот вопрос я ответил. Эл Кепп (и другие) ответили на вопрос: «Что, если бы входная мощность и сопротивление были одинаковыми?»
+1 за анализ - как многие отмечали, зависит от определения «сопротивления» в контексте вращающегося двигателя, но я думаю, что практически все, кто ответил или прокомментировал, правы в пределах своих предположений. Классическое статистическое доказательство плохо сформулированного вопроса ;-)

Это действительно будет зависеть от характера двигателя и резистора. Если бы у вас была конструкция резистора, предназначенная для выработки тепла, это была бы, например, нихромовая проволока или лампочка накаливания, используемая в качестве резистора. Это также будет зависеть от номинала резистора.

То же самое и с двигателем - это будет зависеть от конструкции и того, для чего вы собираетесь использовать это тепло - без знания конечной цели это теоретическое упражнение, на которое невозможно ответить.

Скорее, что вы пытаетесь сделать? Пытаемся ли мы максимизировать выработку тепла? Получить тепло для совершения работы? Сделать лучшую сушилку для белья?
Я просто провожу мысленный эксперимент и пытаюсь рассчитать, куда уходит энергия в любом случае.
Я думал, что схема двигателя выделяет меньше тепла, чем резистор, из-за законов сохранения энергии.
Вы правы в том, что применяется энергосбережение, и двигатель будет нагреваться меньше, чем эквивалентный резистор, если он передаст энергию нагрузке.
Ну, мать преобразует энергию в механическую работу и тепло. Лампочка преобразует его в тепло и свет, а резистор преобразует его в тепло. Есть вероятность, что резистивная электрическая нагрузка может выделять больше тепла, если она предназначена для этого.
@JourneymanGeek: Просто любопытно, как бы вы спроектировали резистор, чтобы он не выделял тепло???
О, вот почему я задавался вопросом о природе резистора и потребности в тепле. Что еще более важно, если тепло предназначалось для использования каким-то образом. Я бы подумал, что (например) резистор 1/4 Вт и 1 Вт одного и того же номинала будут иметь разные характеристики.
Я также умираю от желания узнать, как другой тип резистора может генерировать меньше тепла при том же количестве рассеиваемой мощности.
Я сам немного запутался :(
Резистор на 1/4 ватта и резистор на 1 ватт будут излучать одинаковое количество тепла при одинаковых условиях. Разница в том, что если вы поместите 1 ватт через четвертьваттный резистор, он также не рассеет его в окружающую среду и, вероятно, быстро сгорит.
Понял... думаю. Излучать или производить, верно? Это ошибка формулировки, которую я сделал в своем вопросе. Мне было интересно, сколько было произведено.

Закон сохранения энергии

Посмотрите здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/Conservation_of_energy

Если два устройства соединены параллельно в цепи постоянного тока и имеют одинаковое сопротивление (и ток), они потребляют одинаковое количество энергии. (энергия = мощность х время)

Затем двигатель преобразует часть своей энергии в движение, остальная энергия преобразуется в звуковой шум и тепло. Но что может резистор? Просто греет. Таким образом, резистор выделяет больше тепла.

Ответ зависит от того, что делает двигатель.

Если двигатель просто вращается вхолостую с постоянной скоростью, то он выделяет только тепло из-за внутреннего трения, создаваемого им шума и прямого рассеяния тепла в его проводке. (Мотор тоже может излучать свет, если у него есть щетки, которые генерируют искры. Но если считать все излучение теплом, мы можем объединить его с теплом.)

Если двигатель работает против нагрузки, он может накапливать энергию. Например, предположим, что двигатель вращает лебедку, наматывая на нее трос, так что груз поднимается против силы тяжести. Есть некоторая потеря, которая превращается в тепло, но значительная энергия сохраняется за счет повышения гравитационной потенциальной энергии веса.

Неработающий двигатель также накапливает энергию в виде кинетической энергии вращения в течение периода времени, когда он ускоряется. Как только он достигает полной скорости, он потребляет энергию только для того, чтобы компенсировать потери энергии, чтобы поддерживать скорость.

Будет ли резистор на 100 кОм или двигатель излучать больше тепла?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v