Как протекает ток на этом пути, если все точки имеют одинаковый потенциал?

В реальной жизни точки не имеют точно такого же потенциала, так как провода имеют очень маленькое сопротивление. Однако во многих ситуациях можно считать, что провод имеет нулевое сопротивление, что означает, что электрически точки A, B, C и D имеют одинаковое напряжение, потому что они являются одной и той же точкой . Точнее, это все один и тот же узел .

Если вы хотите, вы можете рассмотреть случай, когда провода имеют некоторое сопротивление, а затем принять предел, когда сопротивление приближается к 0 (если вы знакомы с концепцией пределов). По закону Ома имеем$V = I\times R$, но когда R равно 0 и V также равно 0, у вас есть$0 = I \times 0$, который на самом деле имеет бесконечное число решений для$I$, любое значение может работать.

Что касается вашего второго вопроса, то в идеале 12 В полностью падает на саму лампочку. Напряжение на верхнем выводе лампочки 12 В, а на нижнем 0 В.

А по вашему третьему вопросу можете измерить напряжение на обратном пути относительно другой точки на обратном пути. Оно будет очень близко к 0 В, если только провода не будут достаточно длинными по отношению к их сопротивлению. Вам просто нужно определить, где находится земля. Например, можно сказать: «Напряжение на нижней стороне лампы на 0,03 В выше, чем напряжение на отрицательной клемме аккумулятора».

Добавлено по вашему вопросу в комментариях:

С точки зрения причины и следствия, напряжение батареи является здесь единственным источником энергии, поэтому примите 12 В на батарее как данность. Все остальное происходит из-за этого. Теперь все, что подключено между клеммами батареи, будет иметь 12 В, и ток будет течь в соответствии с законом Ома (для резистивной нагрузки, подобной этой). Один из возможных недостатков ваших рассуждений заключается в том, что ток на самом деле не должен течь, чтобы существовала разность потенциалов. Если вы разорвете цепь в любом месте, разница в 12 В будет через разрыв, хотя ток не будет течь. На лампочке будет 0 В.

В этой схеме, предполагая, что провода представляют собой резисторы с малым номиналом, а лампочка - резистор с большим номиналом, закон Ома применяется из-за свойств материалов элементов. Таким образом, V = IR, но причинно-следственная связь здесь заключается в том, что напряжение вызывает ток. Было бы наоборот, если бы у вас был источник тока вместо батареи/источника напряжения.

Однако при всем при этом для вводных домашних заданий они обычно хотят, чтобы вы предполагали, что все провода имеют точно нулевое сопротивление и представляют собой единый электрический узел. Эта схема аналогична подключению лампочки напрямую к аккумулятору без проводов.

Изменить, чтобы ответить на новый комментарий:

Напряжения и токи взаимосвязаны, поэтому их можно рассчитать друг от друга, и система должна быть самосогласованной. То, что уравнения не говорят вам, является причиной и следствием, что, я думаю, и сбивает вас с толку. Многие из утверждений, которые вы только что сделали в своем комментарии, немного неверны - не совсем неверны - но настолько неверны, что это не парадокс. Падение напряжения — это то же самое, что и разность потенциалов, а разность потенциалов может быть вообще без протекания тока. Будет падение напряжения 12 В на проводах + лампочка, потому что аккумулятор всегда ровно 12 В - это первопричина. Тогда закон Ома говорит вам, что ток будет течь со скоростью, пропорциональной напряжению (константа пропорциональности называется сопротивлением). Закон Ома не говорит вам, почемухотя это так, просто это так. Если вы готовы принять закон Ома за истину (и готовы предположить, что батарея является идеальным источником напряжения 12 В), в результате ток$I = \dfrac{12\text{ V}}{R_{wires} + R_{bulb}}$потечет по проводам и лампочке. Напряжение на проводах можно снова рассчитать, используя закон Ома, как$V_{wires} = I \times R_{wires}$.

Так что все в порядке, но я предполагаю, что вы, вероятно, все еще обеспокоены необходимостью принимать закон Ома как истину без каких-либо объяснений. Вы хотите понять внутреннюю работу провода и почему он подчиняется закону Ома. Я, вероятно, не тот человек, чтобы ответить на этот вопрос, но я нашел несколько интересных цитат из сообщения на форуме ResearchGate под названием «Существуют ли причинно-следственные связи в законе Ома? Если да, то что является причиной, а что следствием?» Вот несколько цитат оттуда:

Абдельхалим Зекри :
...
ДАВАЙТЕ теперь углубимся и исследуем механизм проводимости в омическом резисторе, таком как металлические провода. При приложении напряжения V к круглому проводу с площадью поперечного сечения A и длиной L в проводе установится электрическое поле E=V/L. Под действием электрического поля на свободные электроны в проводнике будет действовать сила F. проводник. следовательно, они будут ускоряться и благодаря силам трения, силам их скорость достигнет стационарного значения. Эти движущиеся электроны с установившейся скоростью составляют измеряемый ток в резисторе. Мы видим, что движение электронов под действием приложенного электрического поля напоминает движение масс во фрикционной среде.
...

Жак Б. Сомбрин :
Закон Ома является аппроксимацией уравнений Максвелла, который верен при гипотезе о том, что скорость света бесконечна, так что ток в резисторе и напряжение на резисторе возникают одновременно, независимо от длины резистора. Я не думаю, что это приближение можно использовать для определения причинно-следственных связей.

На сайте Physics StackExchange есть еще один потенциально полезный ответ: https://physics.stackexchange.com/a/195024/ , который показывает, как закон Ома связан с уравнениями Максвелла (я думаю!).

Большая часть падения напряжения будет происходить вдоль нити накала лампы.

Если бы вы измерили нить накала, вы бы обнаружили, что на одной стороне 12 В, на другой 0 В, а если вы измерите посередине, вы найдете 6 В.

Однако ваше предположение о том, что все точки A, B, C и D имеют напряжение 12 В, неверно. У проводов есть сопротивление (если вы не работаете со сверхпроводниками), и на проводе будет небольшое падение напряжения. но в хорошо спроектированной цепи оно должно быть очень маленьким, потому что везде, где есть падение напряжения и протекание тока, мощность будет теряться на тепло (хорошо в нити накала, бесполезно в проводах). A может быть 11,999999, B 11,999998, C 11,999997 и так далее.

Что касается измерения провода 0V...

Для измерения любого напряжения необходимо выбрать эталон. Нет правильного/неправильного выбора, но в вашем случае, чтобы лучше понять схему, ваша ссылка должна быть близка к соединению батареи.

Если вы измерите провод 0 В в различных точках с помощью высокоточного прибора (или используя очень тонкие провода), вы обнаружите, что напряжение увеличивается по мере удаления от батареи, так же как напряжение провода 12 В уменьшается по мере удаления от батареи. батарея.

Ток течет от - к + (поскольку электричество - это движение электронов, которые отрицательны) и будет течь везде, где может, так же, как сжатый воздух/вода будет течь через сеть трубок туда, где может.