Curto-circuito = sem energia?

Agora eu quero criar coisas e estou realmente interessado em aprender coisas (considere começar do zero).
Então, eu estou lendo todo este site e a seguinte linha neste artigo me fez coçar a cabeça por algum tempo:

[sobre a classificação de potência de um circuito]
Da mesma forma, se tivermos uma condição de curto-circuito, o fluxo de corrente está presente, mas não há tensão V = 0, portanto, 0 x I = 0; assim, novamente a potência dissipada no circuito é 0.

Tenho certeza de que você pode derreter coisas ao conectá-lo às duas extremidades da bateria. Não que eu tenha tentado, mas tocar as duas extremidades de uma bateria AAA com um fio de metal produz brilho e calor. É realmente correto que não haja energia dissipada dentro do circuito em uma condição de curto-circuito?

Além disso, lembro que não poderia haver um fluxo de elétrons em um circuito se não houvesse queda de tensão entre as duas extremidades do circuito. Então, a linha que citei não é contraditória?

Você não deve ser tão duro com seu professor.

Grande parte da confusão que os recém-chegados com EE enfrentam é que falamos sobre circuitos IDEAL teóricos como parte do processo de ensino. Nos circuitos ideais, as coisas geralmente agem de maneira contrária às suas noções intuitivas e experimentais de como as coisas realmente funcionam.

Coisas como curtos-circuitos, transformadores, diodos e praticamente tudo o que trabalhamos, têm modelos ideais que usamos para descrevê-los e compreendê-los no escopo de como tentamos usá-los. A realidade é muito mais complicada e muito mais difícil, se não impossível, de definir completamente.

Como tal, a definição de "curto-circuito" é de fato um "componente ideal". É uma resistência com resistência zero, ou seja, . Ou seja, a força da bateria atuará através dela sem força oposta. Empurrando nada, você não trabalha e nenhuma energia é dissipada.$0\Omega$

Na vida real, é claro, o fio que você usa para causar um curto-circuito na bateria tem uma pequena resistência. A bateria em si também tem alguma resistência interna. Como os dois são pequenos, a corrente resultante é muito grande. Isso significa que muita energia é dissipada no fio, na bateria e as coisas rapidamente esquentam bastante.

Como eu disse, não seja tão duro com seu professor. Muitos EE estão aceitando os ideais pelo valor nominal, enquanto percebem que a realidade é bastante diferente. Os modelos ideais nos fornecem um ponto base para o trabalho, que permite projetar as coisas com um nível de precisão de trabalho sem nos perder no caos dos efeitos do mundo real.

No entanto, sempre devemos ter em mente que os ideais são um mito.

até tocar as duas extremidades de uma bateria AAA com um fio de metal produz brilhos e calor

Para analisar esse circuito, é necessário considerar a resistência interna da bateria e a resistência real do fio.

Como um fio real tem resistência diferente de zero, alguma energia será realmente fornecida ao fio e transformada em calor.

Mas também, como uma bateria real tem resistência interna, alguma energia será convertida em calor no interior da bateria, onde não faz nenhum bem e pode danificá-la.

A afirmação (do site) está correta apenas em um sentido puramente teórico, pois realmente não existe um 0 ohm curto. Todos os fios têm alguma resistência e a própria bateria tem resistência interna. Seu professor estava realmente correto - se houver fluxo de corrente, haverá uma queda de tensão, embora possa ser muito pequena.

De fato, uma maneira de medir corrente em um circuito é colocar uma pequena resistência calibrada (chamada resistor de derivação) de tipicamente 0,01 ohm em série com a carga e medir a queda de tensão (geralmente em milivolts) da derivação.

Uma tensão zero com um curto-circuito só é verdadeira se houver resistência zero. Essa é uma afirmação teórica.

Na realidade (pelo menos para nós à temperatura ambiente) sempre haverá alguma resistência e, portanto, um curto-circuito terá alguma tensão e, portanto, energia.

Considere o circuito ideal (a) abaixo. Existe uma corrente de 2 A que flui através do circuito. Ele vai de A a B, passando pelo resistor até C, depois de volta a D e passando pela fonte de tensão até A, completando o circuito.

Agora, qual é a queda de tensão no fio AB e quanta energia é dissipada lá? Esse é um fio ideal, portanto sua resistência é zero e, portanto, a queda de tensão e a energia também são zero. Independentemente do fato de haver uma corrente de 2 A fluindo através dela. Um fio ideal é um curto-circuito, e aqui está um que não dissipa energia, exatamente como o professor disse.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

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

Obviamente, também há uma queda de tensão, já que a tensão líquida ao redor do circuito deve ser zero. Uma tensão diferente de zero vezes a corrente infinita fornece potência infinita. Isso é diferente de (a), já que aqui, toda a fonte de tensão estava em curto-circuito.

^{simule este circuito}

Quando vários elementos resistivos são conectados em série e acionados por uma fonte de tensão, a quantidade total de energia será inversamente proporcional à resistência total (para ser preciso, é a tensão ao quadrado dividida pela resistência), mas a fração de energia recebida por cada elemento resistivo individual será proporcional à sua resistência.

Se alguém possui um fio com resistência de 1 ohms conectado em série com uma lâmpada cuja resistência é de 99 ohms e essa combinação é acionada com uma fonte de 100 volts, a potência total será de 100 volts ao quadrado, dividida pelos 100 ohms resistência total, ou seja, 100 watts. Desse poder, 99% seriam dissipados na lâmpada e 1% no fio.

Se a resistência da lâmpada caísse para 0,001 ohms, a potência total dissipada seria de 100 volts ao quadrado dividida pela resistência total de 1,001 ohms, ou seja, 9.9900 watts. Desse poder, cerca de 0,1% (10 watts) seriam dissipados na lâmpada em curto e 99,9% (9980 watts) no fio. Observe que a dissipação máxima de energia na lâmpada ocorreria se sua resistência fosse igual à do fio. Nesse caso, 5.000 watts seriam divididos igualmente entre o fio e a lâmpada (cada um recebendo 2.500 watts).

Isso parece resultar de uma suposição de que, mesmo na idealização , a corrente através do circuito ainda é finita e, portanto, V = IR implica V = 0.

Um modelo mais razoável que um curto no mundo real seria que a tensão permaneça diferente de zero; no caso ideal de resistência zero, você teria uma corrente infinita . O poder P = IV seria igualmente infinito.

Sua pergunta me deixou curiosa, então eu postei a minha . O comentário de Nick Alexeev, creio, basicamente responde à sua pergunta - o modelo do curto-circuito sobre o qual você está lendo se destina à modelagem de circuitos mais benignos, não aqueles que derretem.