Если напряжение = джоули/кулоны, то как можно получить напряжение без тока?

Примечание. Для приведенного ниже вопроса: я игнорирую экзотические обстоятельства, такие как сверхпроводники.

Моя проблема: я столкнулся с этим вопросом, пересматривая способность иметь напряжение без тока. Ток без напряжения и напряжение без тока? Принятый ответ на вышеуказанный вопрос гласил следующее:

«например, если у вас есть один заряд, этот заряд индуцирует напряжение в пространстве, даже если оно пусто».

Это утверждение подразумевает, что всегда есть напряжение, если есть ненулевой заряд (кулоны). В целом, в приведенном выше ответе по существу говорилось, что в системе может быть напряжение, но не ток. Кроме того, я прочитал много сообщений в Интернете, в которых также говорилось, что вы можете абсолютно иметь напряжение без тока. Ниже я перечисляю две причины, почему я думаю, что у вас должен быть ток, если у вас есть напряжение.

Причина 1: производными единицами СИ для напряжения являются джоули/кулоны. Мы также знаем, что Джоуль — это работа, совершаемая силой для перемещения объекта. Совершенную работу (в джоулях) можно рассчитать по формуле

Дж о ты л е с "=" Ф * С о с ( θ ) * с
где F = сила, s = смещение, θ = угол между силой и направлением смещения.

Таким образом, в основном, из единиц СИ мы можем видеть, что напряжение — это просто работа, выполненная на кулон (на заряд). В приведенном выше утверждении говорилось, что напряжение будет индуцироваться в пустом пространстве, но как можно выполнить работу в пустом пространстве, если в пустом пространстве нечего перемещать (нечего перемещать)?

Я хочу сказать, как может существовать напряжение без протекания тока, когда само определение напряжения требует смещения электронов (работа, совершаемая на кулон). Чтобы доказать мою точку зрения, давайте рассчитаем напряжение идеального изолированного изолятора в свободном пространстве, где он имеет суммарный отрицательный заряд. Я использую пример идеального изолятора, поэтому электроны не могут перемещаться из одной валентной оболочки в другую в системе, поэтому поток электронов невозможен. Мы знаем, что будет электростатическая сила, создаваемая суммарным отрицательным зарядом, но поскольку в системе электронам некуда двигаться, смещения не будет. Поскольку смещения нет, проделанная работа (в джоулях) будет равна нулю (согласно приведенному выше уравнению для расчета джоулей). Итак, если мы предположим, что система имеет суммарный заряд x кулонов, то мы можем рассчитать ее напряжение следующим образом:

В о л т а г е "=" Ф * С о с ( θ ) * 0 Икс С о ты л о м б с "=" 0
Но в тот момент, когда произойдет даже минимальное смещение электронов, у нас будет и напряжение, и ток, поскольку у нас будет как скорость кулоновского потока (ток), так и работа, выполненная на кулон (напряжение).

Причина 2: (Это применимо только к омическим материалам): если у нас есть цепь с постоянным сопротивлением и у нас есть нулевой ток, по закону Ома, как у вас может быть ненулевое напряжение?

В "=" я р
В "=" 0 р
В "=" 0

Резюме: я понимаю, как можно подумать, что у вас может быть напряжение без тока, когда вы думаете о напряжении как о давлении воды. Моя проблема в том, что я не думаю, что эта аналогия работает, когда мы смотрим на единицы напряжения. Скорее, в аналогии с водой для электричества кажется, что давление воды лучше соответствует кулоновскому, поскольку заряд будет иметь электростатическую силу, которая будет распространяться в свободном пространстве и не зависит от потока электронов. Если напряжение в его единицах зависит от смещения, что означало бы, что напряжение может быть ненулевым только при наличии потока электронов. Таким образом, изолированный чистый заряженный объект в свободном пространстве без потока электронов (без смещения) не может иметь ненулевое напряжение.

Мой вопрос: правильно ли сказать из приведенного выше аргумента, что у вас не может быть напряжения без тока? (Опять же, исключая сверхпроводники)

Глубина рва — это расстояние, на которое упадет человек, если прыгнет в ров. Следует ли из этого, что если вокруг нет людей, то ров не имеет глубины?
@WillO Итак, эта иллюстрация очень похожа на иллюстрацию давления воды. Ответ на ваш вопрос, конечно, нет. Я хочу сказать, что не те типы иллюстраций не имеют смысла, а скорее эти иллюстрации (например, давление воды) демонстрируют концепцию кулонов, а не вольт. Поскольку Вольт зависит от смещения, которое на вашей иллюстрации соответствует людям, движущимся в ров. Спасибо за комментарий!
@Cabbage Champion О причине 2: Что, если сопротивление материала очень велико, р → ∞ ? Нет возможности оценить 0 ⋅ ∞ . (это не обязательно 0 )
Напряжение между A и B — это работа, которую нужно совершить (или которую можно было бы совершить) на единицу заряда для перемещения положительного заряда из A в B. Поскольку такая работа зависит от количества переносимого заряда, зависимость от количества бесплатно отменяет. Обратите внимание, что напряжение — это работа, которую необходимо выполнить , а не работа, которую нужно выполнить ; поэтому, даже если заряд (ы) не передается от A к B (нет тока), напряжение между A и B все еще определено.
Кроме того, забудьте о законе Ома. Закон Ома применим к проводникам, поэтому, конечно, если нет напряжения, то нет и тока, и наоборот. Но напряжение определяется независимо от тока и сопротивления, точно так же, как ток определяется независимо от напряжения и сопротивления. Предположим, я поместил один протон (или электрон) в пустое пространство. Теперь представьте себе две точки рядом с этим протоном. Чтобы переместить гипотетический протон между этими точками, необходимо совершить определенную работу. Разделив эту работу на заряд гипотетического заряда, вы получите напряжение между этими точками, и ток не задействован.
Пример: батарея или солнечная панель или генератор без подключенной нагрузки. На устройстве есть напряжение, но нет тока через устройство. У вас есть напряжение без тока.

Ответы (2)

Да, это имеет смысл. Напряжение является мерой потенциала. Когда вы говорите, что у него есть единицы джоулей на кулон, это не означает, что у вас не может быть потенциала без заряда. Это просто означает, что если бы при этом потенциале присутствовал заряд, то он обладал бы данным PE. Рассмотрим, скажем, плотность золота, которая определяется в килограммах на кубический метр. Можно ли сказать, что плотность золота не может существовать как величина там, где нет золота?

Точно так же закон Ома определяет падение напряжения, которое происходит, когда заданный ток протекает через данный резистор, или, наоборот, ток, который протекает, когда данное сопротивление используется для соединения двух областей с разным потенциалом, где разность потенциалов равна V. Если вы не соединяйте две области, вы не получите ток, но разница в напряжении останется.

Когда вы подключаете нулевой ток к закону Ома, чтобы сказать, что V = 0R, поэтому V = 0, вы постулируете либо сценарий, в котором нет напряжения (например, разряженная батарея), либо где есть некоторое напряжение V, но нет тока, потому что R бесконечно.

Электрический потенциал аналогичен гравитационному потенциалу. Существует гравитационная разность потенциалов gh между вершиной и основанием утеса высотой h. Его значение может быть выражено в джоулях/килограмм. Это просто означает, что если у вас есть Z килограммов на вершине утеса, PE будет Zgh. Если масса равна нулю, PE равно нулю, но потенциал остается gh.

Это становится более ясным, если рассмотреть задействованные единицы.

Напряжение -- это переменная усилия , которая может существовать при отсутствии переменной расхода . Это состояние разомкнутой цепи , как, например, когда вы измеряете напряжение батареи с помощью вольтметра с высоким импедансом (где ток — переменная потока — равен нулю или почти равен нулю).

Вы говорите, что напряжение является переменной усилия, но если смещение равно нулю, разве работа не равна нулю, следовательно, напряжение будет равно нулю? (Джоули/Кулоны) Я неправильно понимаю единицы измерения?
@CabbageChampion Да. Ключевой момент в определении: вы помещаете «тестовый заряд» в это поле, и он действует на него. Напряжение - это мера электростатического потенциала, «потенциал», указывающий, что он может выполнять работу, но не обязательно делает это. В противном случае это все равно, что просить звук падающего дерева, когда его никто не слышит. Напряжение говорит о том, что происходит , когда вы помещаете заряд, и поле начинает действовать на него . То, о чем вы спрашиваете, становится более запутанным на уровне КЭД («откуда электроны узнают, где испускать фотоны, чтобы они поглощались»?), но это совсем другая проблема.
Если напряжение = джоули/кулоны, то как можно получить напряжение без тока?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v