Würde ein 100-kOhm-Widerstand oder Motor mehr Wärme abgeben?

Würde ein 100-kOhm-Widerstand mehr Wärme erzeugen als ein Motor mit demselben Widerstand?

+|---------(100 kOhm)---------|-

+|---------(100k Motor)--------|-

Beide Stromkreise haben die gleiche Stromstärke. Was erzeugt mehr Wärme?

Notiz

Einer dieser Schaltkreise wandelt elektrische Energie in mechanische Energie sowie Wärme um.

In beiden Kreisen fließt genau die gleiche Stromstärke.

Der Motor ist auf maximale mechanische Leistung ausgelegt.

Das klingt nach Hausaufgaben. Wenn ja, erkläre, was du bisher gemacht hast und wo du feststeckst.
Der Begriff „Widerstand“ allein ist im Allgemeinen nur bei stehenden Motoren sinnvoll. Wenn sich Motoren drehen, wird ihr Verhalten neben ihrem "Gleichstromwiderstand" (der Begriff für den Widerstand, der gemessen würde, wenn sich der Motor nicht dreht) von anderen Parametern beeinflusst. Ihre Widerstandszahl von 100K scheint zu hoch zu sein, um eine plausible Gleichstromwiderstandszahl für einen Motor zu sein; was meinst du mit dem Begriff?
Kannst du die Induktivität des Motors einfach ignorieren? Ein Motor ist kein Widerstand.

Antworten (6)

100k ist ein sehr hoher Widerstand für einen Motor..

Der Widerstand wird heißer, weil der Motor, wie Sie sagen, Energie an eine andere Stelle überträgt. Wenn Sie den Motor und alles, was er antreibt, in ein versiegeltes Kalorimeter stecken und keinen Energiespeicher antreiben (Aufziehen einer Feder, Heben eines Gewichts usw.), entspricht der gesamte Wärmeanstieg im Kalorimeter der zugeführten Energie das System.

Cool. Wenn Sie also einen Stromkreis kühlen möchten, ersetzen Sie die Widerstände durch Motoren mit Lasten. Danke!
Wenn der Motor einen Lüfter antreibt, ja :) Beachten Sie jedoch, dass ein Motor eine induktive Last und keine ohmsche Last ist und normalerweise einen Gleichstromwiderstand von weniger als 10 Ohm hat.
Ein besseres Beispiel ist vielleicht der Vergleich eines 8-Ohm-Widerstands mit einem 8-Ohm-Lautsprecher, durch den ein 100-Watt-Wechselstromsignal fließt. Der Widerstand wird lautlos heiß, der Lautsprecher ist sehr laut. Stellen Sie den Lautsprecher in eine kleine, absolut schalldichte Box, und die Box wird stattdessen heiß.
Vicky: Obwohl lustig, deine Aussage ist richtig. +1
Ein Motor, der auf seiner vollen Drehzahl läuft, benötigt nur genug Input, um seine Verluste auszugleichen, damit er auf dieser Drehzahl bleibt. Der Energiebedarf bestimmt seine Impedanz. Ein Motor kann aufgrund seiner Gegen-EMK eine Impedanz aufweisen. Sie können nicht nur den Gleichstromwiderstand der Verkabelung betrachten.

Theoretisch würde der Widerstand bei identischer zugeführter und verbrauchter Leistung mehr Wärme erzeugen. Der Motor wandelt einen Teil der Energie in Drehbewegung um. Überschüssige Energie geht in Wärme verloren (Effizienz unter 100 %). Bei einem Widerstand mit ausreichender Belastbarkeit bleibt er jedoch möglicherweise einfach kühler als der Motor.

Letzte Antwort: Es kommt darauf an. :)

Die Frage wurde jedoch nach der erzeugten Wärme gestellt, nicht nach der Temperatur. Ein 100-kΩ-Widerstand, der beispielsweise 10 mA leitet, leitet 10 W (Leistung = I²R) ab, was 10 J/s Wärme entspricht. Ein Motor mit dem gleichen Widerstand, der den gleichen Strom zieht, kann einen Teil dieser Energie verwenden, um eine Last zu winden, die ihre Höhe gegen die Schwerkraft anhebt, und so etwas elektrische Energie in potenzielle Energie und weniger in Wärme umwandeln.
Hinweis: Die vorhergesagte Wärmemenge ist nicht gleich der vorhergesagten Temperatur – die Temperatur hängt davon ab, wie gut das Gerät Wärme an die Umgebung abgibt.

Der Motor erzeugt mehr Wärme. Beide haben die gleichen I ^ 2R-Verluste, aber der Motor hat Kernverluste, Reibungs- und Spaltreibungsverluste und einige andere Verluste.

Bearbeiten: Lassen Sie mich ein wenig mehr erklären. Ich werde das Beispiel auf 10 Ohm Widerstand für den Widerstand und den Motor ändern. Nehmen wir auch an, jeder zieht 10 A Strom. I ^ 2 R-Verluste betragen jeweils 10 ^ 2 * 10 = 1000 W. Der Widerstand benötigt eine Spannung V = I * R = 10 * 10 = 100 V, um diesen Strom zu erzeugen. Ein Motor benötigt mehr Spannung, um diesen Strom zu erzeugen, da er zusätzlich zu den Kernverlusten und Reibungs- und Spaltreibungsverlusten wahrscheinlich auch eine angeschlossene Last hat, die mehr Eingangsleistung erfordert. Wenn wir sagen, dass der Motor 10 kW Nutzleistung an die Welle abgibt und einen Wirkungsgrad von 90 % hat, dann beträgt die erforderliche Gesamteingangsleistung 10 kW/0,90 = 11,11 kW. Bei unserer Annahme von 10 A würde dies bedeuten, dass die erforderliche Spannung 11,11 kW / 10 A = 1111 V betragen würde.

IMO diese Antwort ist falsch.
Hast du einen Grund, das zu sagen?
Ich habe meine eigene Antwort geschrieben. Mir scheint, dass alle anderen Antworten im Prinzip die Wahrheit sagen, außer dieser.
Zur Verdeutlichung: Vielleicht stellt sich die Frage, ob die beiden Geräte gleich viel elektrische Energie verbrauchen. Tun sie? Wenn ja, dann sage ich, Widerstand erzeugt mehr Wärme.
Das war nicht die Frage. Die Frage war, ob ein Motor und ein Widerstand den gleichen Widerstand und den gleichen Strom haben, was mehr Wärme erzeugt. Angesichts dessen tut der Motor dies, weil er die gleichen I ^ 2R-Verluste plus einige zusätzliche Verluste aufweist. Der Motor wird natürlich mehr Strom verbrauchen, weil er sich bewegt, wahrscheinlich eine Last hat und, wie ich gerade sagte, mehr Wärmeverlust hat. Angesichts unserer Beschränkung auf gleichen Strom bedeutet dies jedoch nur, dass der Motor mehr Spannung benötigt als der Widerstand.
EricE Ich fürchte, das, was Sie beschreiben, ist ein Perpetum Mobile. Der Motor darf keine zusätzlichen Verluste als I2R haben, da I2R die einzige Energie ist, die Sie ihm zuführen.
Al, ich entwerfe Motoren für meinen Lebensunterhalt. Ich bin mir der Verluste in einem Motor durchaus bewusst. Motoren haben I^2R-Verluste, Kernverluste (Wirbelstromverluste + Hystereseverluste), Reibungs- und Spaltreibungsverluste und Streulastverluste. Das sind die Hauptkategorien von Verlusten in einem Motor. Außerdem ist I^2R Leistung, nicht Energie.
Entschuldigung, mein Fehler hier, technisch gesehen ist es Macht. Im alltäglichen Sprachgebrauch sind die Begriffe Energie und Leistung jedoch im Wesentlichen Synonyme. Energie = Leistung x Zeit.
EricE, noch ein Gedanke: Vielleicht erwartest du einen Wechselstrommotor, während ich einen Gleichstrommotor erwarte. Die Frage spricht von Widerstand, also erwarte ich DC. Bei Wechselstrom gibt es eine komplexe Impedanz, und wenn Sie nur den R-Teil davon messen, können Sie die von Ihnen beschriebenen Ergebnisse erhalten.
Nein nicht wirklich. Was ich geschrieben habe, gilt für alle Motoren. Alle Motoren haben diese Verluste.
Ich denke, die Verwirrung liegt in den unterschiedlichen Interpretationen des Widerstands von 100 kΩ. Dies könnte sich auf Widerstandsverluste beziehen - eine vernünftige Betrachtungsweise der Größe I²R bei der Analyse der Komplexität eines Motors, aber bei der Analyse der Schaltung, zu der der Motor gehört, sind 100 kΩ wahrscheinlich der Widerstand der Komponente als Ganzes. Im letzteren Fall ist I²R nicht die Verlustleistung aufgrund des Widerstands, sondern die dem Motor zugeführte Gesamtleistung, die nur teilweise durch „I²R-Verluste“ erklärt wird.
Ich glaube nicht, dass es das ist. Der Unterschied besteht darin, dass die ursprüngliche Frage lautete, was passieren würde, wenn Strom und Widerstand gleich wären. Das ist die Frage, die ich beantwortet habe. Al Kepp (und andere) beantworteten die Frage "Was wäre, wenn die Eingangsleistung und der Widerstand gleich wären?"
+1 für die Analyse - hängt, wie viele angemerkt haben, von der Definition von "Widerstand" im Zusammenhang mit einem sich drehenden Motor ab, aber ich denke, praktisch jeder, der geantwortet oder kommentiert hat, hat innerhalb der Grenzen seiner Annahmen Recht. Klassischer statistischer Beweis einer schlecht formulierten Frage ;-)

Es würde wirklich von der Art des Motors und des Widerstands abhängen. Wenn Sie ein Widerstandsdesign hätten, das Wärme erzeugen soll, wäre dies beispielsweise Nichromdraht oder eine Glühlampe, die als Widerstand verwendet wird. Es würde auch von der Nennleistung des Widerstands abhängen.

Ebenso für den Motor - es würde vom Design abhängen und wofür Sie diese Wärme verwenden möchten - ohne Ihr Endziel zu kennen, ist dies eine unbeantwortbare theoretische Übung.

Eher, was versuchst du zu tun? Versuchen wir, die Wärmeerzeugung zu maximieren? Wärme zum Arbeiten bekommen? Einen besseren Wäschetrockner bauen?
Ich mache einfach ein Gedankenexperiment und versuche zu berechnen, wohin die Energie in jedem Fall fließt.
Ich dachte, dass der Motorkreis aufgrund von Energieeinsparungsgesetzen weniger Wärme abgibt als der Widerstand.
Sie haben Recht, dass die Energieeinsparung gilt und sich der Motor weniger erwärmt als der Ersatzwiderstand, wenn er Energie an eine Last übertragen hat.
Nun, die Mutter wandelt Energie in mechanische Arbeit und Wärme um. Eine Glühbirne wandelt es in Wärme und Licht um, und ein Widerstand wandelt es in Wärme um. Es besteht die Möglichkeit, dass eine ohmsche elektrische Last mehr Wärme erzeugt, wenn sie dafür ausgelegt ist.
@JourneymanGeek: Nur neugierig, wie würden Sie einen Widerstand entwerfen, um keine Wärme zu erzeugen???
Oh, deshalb habe ich mich über die Art des Widerstands und die Notwendigkeit der Wärme gewundert. Noch wichtiger, wenn die Wärme in irgendeiner Weise nutzbar sein sollte. Ich würde denken, dass ein (zum Beispiel) 1/4-Watt- und ein 1-Watt-Widerstand mit demselben Wert unterschiedliche Eigenschaften haben würden.
Ich möchte auch unbedingt wissen, wie eine andere Art von Widerstand bei gleicher Verlustleistung weniger Wärme erzeugen kann.
Ich bin selbst leicht vermummt :(
Ein 1/4-Watt-Widerstand und ein 1-Watt-Widerstand würden unter den gleichen Umständen die gleiche Wärme abgeben. Der Unterschied besteht darin, dass, wenn Sie 1 Watt durch den Viertel-Watt-Widerstand leiten, dieser ihn nicht auch an die Umgebung abgibt und wahrscheinlich schnell durchbrennt.
Verstanden ... denke ich. Emittieren vs. produzieren, richtig? Es ist ein Formulierungsfehler, den ich in meiner Frage gemacht habe. Ich habe mich gefragt, wie viel produziert wurde.

Das Energieerhaltungsgesetz

Schauen Sie hier: http://en.wikipedia.org/wiki/Conservation_of_energy

Wenn zwei Geräte in einem Gleichstromkreis parallel geschaltet sind und denselben Widerstand (und Strom) haben, verbrauchen sie dieselbe Menge an Strom. (Energie = Leistung x Zeit)

Der Motor wandelt dann einen Teil seiner Energie in Bewegung um, der Rest der Energie wird in hörbare Geräusche und Wärme umgewandelt. Aber was kann ein Widerstand? Es heizt nur. Ein Widerstand erzeugt also mehr Wärme.

Die Antwort hängt davon ab, was der Motor tut.

Wenn sich der Motor einfach im Leerlauf mit konstanter Drehzahl dreht, erzeugt er aufgrund seiner inneren Reibung, des von ihm erzeugten Geräusches und der direkten Wärmeableitung in seiner Verkabelung nur Wärme. (Der Motor kann auch etwas Licht liefern, wenn er Bürsten hat, die Funken erzeugen. Aber wenn wir alle Strahlung als Wärme zählen, können wir das mit Wärme zusammenfassen.)

Wenn der Motor gegen eine Last arbeitet, speichert er möglicherweise Energie. Angenommen, der Motor dreht eine Winde und wickelt ein Kabel darauf, sodass ein Gewicht gegen die Schwerkraft angehoben wird. Es gibt einen gewissen Verlust, der sich in Wärme umwandelt, aber beträchtliche Energie wird gespeichert, indem die potenzielle Gravitationsenergie des Gewichts erhöht wird.

Ein leerlaufender Motor speichert auch Energie in Form von kinetischer Rotationsenergie während der Zeitspanne, in der er beschleunigt. Sobald es auf voller Geschwindigkeit ist, verbraucht es nur noch Strom, um die Energieverluste auszugleichen, damit es die Geschwindigkeit beibehält.

Würde ein 100-kOhm-Widerstand oder Motor mehr Wärme abgeben?
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