Как электричество «решает» свой путь? [дубликат]

вместо того, чтобы думать, что ваше тело пусто и что заряженный провод должен проталкивать электроны один за другим через вас и в землю (кровь на самом деле полна носителей заряда), лучшей аналогией будет очень длинная очередь назойливых людей.

если вход в яблочный магазин не открывается, то как бы парень сзади ни толкался — ничего не двигается. касание ногами земли аналогично открытию этой входной двери и позволению всей очереди двигаться одновременно, с толкающей (электродвижущей) силой, обеспечиваемой разницей электрических потенциалов между заряженным проводом и землей. каждый электрон, покидающий вашу ногу, отталкивается и заменяется электроном, входящим в вас по проводу.

Само собой разумеется, если вы не коснулись ступнями земли, все ваше тело приобретает тот же потенциал, что и провод — вы становитесь продолжением этого провода, длинной очередью нетерпеливых носителей заряда, ожидающих возможности ворваться в любую доступную дверь. если напряжение провода достаточно высокое, вам не нужно будет касаться земли - высокий потенциал лишит молекулы воздуха электронов - коронный разряд от выступающих частей тела будет неудобен.

Пока мы говорим об этом, не думайте, что обувь всегда спасет вас. человеческое тело также может функционировать как конденсатор (ваши ноги и земля являются связанными проводниками, а ваша обувь — диэлектрическим материалом). переменный ток может протекать через конденсаторы.

Ответы Грегсана и Кирана представляют собой проницательные аналогии, и напористые электроны, безусловно, являются частью ответа.

Есть еще один аспект процесса «решения», и это распространение электромагнитных волн. Во втором томе Фейнмановских лекций по физике есть глава — у меня ее нет с собой, но соответствующий раздел будет сразу после введения теоремы Пойнтинга и потока энергии — где Фейнман обсуждает простую цепь постоянного тока и что происходит подробно, когда переключатель замкнут. Это будет хорошим ориентиром для вас.

В самом прямом смысле энергия НЕ переносится по проводам, она перемещается в свободном пространстве вокруг проводов: электроны в проводах ощущают распространяющееся поле и соответствующим образом смещаются, тем самым устанавливая обычные граничные условия с высокой проводимостью, которые затем направлять «зондирующие» волны. Каждое изменение в цепи порождает волны, распространяющиеся со скоростью света, которые затем «прощупывают» остальную часть цепи и заряд, таким образом, могут смещаться или не смещаться в ответ на волну. Поэтому, когда вы касаетесь земли, волна распространяется обратно к источнику питания, и сложная последовательность рассеянных волн прыгает туда-сюда между вами и другими частями цепи по мере того, как формируются новые, смертельные, устойчивые условия.

Теория линий передачи является хорошей отправной точкой для размышлений в этом направлении, предоставляя вам простые волновые решения, которые позволяют вам думать об изменениях, «рассказывая» остальной части схемы через «уведомляющее» сообщение, распространяемое как волна напряжения/тока, которая вместе с (теоретически бесконечная) последовательность рассеянных волн, которую он порождает, приводит к сдвигу в стационарных условиях.

Предположим, у вас есть «ток» в проводе из одного электрона, и что есть два возможных пути для электрона, каждый с разным сопротивлением. Тогда электрон пройдет и то, и другое с вероятностью 50%, независимо от самого легкого пути.

Теперь, если у вас много электронов, они тоже сначала будут проходить через этот случайный процесс. Но через очень короткое время путь с большим сопротивлением будет более «забит» электронами, и в него труднее попасть. Так что с этого момента электроны будут чаще выбирать более легкий путь. Этот процесс повторяется до тех пор, пока они не уравновесятся. Однако это происходит в течение очень короткого промежутка времени.

В этом смысле свойства сопротивления и тока макроскопичны , т. е. имеют смысл только при очень больших числах и достаточно длительных масштабах времени.