Как резистор влияет на скорость дрейфа?

Прочитав множество вопросов и ответов в стеке, я совершенно запутался в том, как резистор влияет на скорость дрейфа.

Рассмотрим простую схему, состоящую из батареи и резистора, соединенных друг с другом проводом (провод площадью А и удельное сопротивление р ж (очень маленький), резистор площадью А и удельное сопротивление р р ; р ж ≪ р р ). Из формулы в "=" я е н А , мы можем заключить, что общая скорость дрейфа в цепи уменьшается при использовании большего резистора (поскольку он уменьшает ток).

Имея постоянную плотность тока Дж , электрическое поле в проводе равно Е ж "=" Дж р ж и резистор Е р "=" Дж р р . Как р ж < р р , это говорит о том, что электрический резистор внутри сильнее, чем в проводе. Таким образом, чем больше электрическое поле, тем больше сила на электронах и, следовательно, увеличивается их скорость (скорость дрейфа). (Об увеличении скорости дрейфа можно судить и по-другому: как для провода, так и для резистора все параметры в формуле в "=" я е н А равны, за исключением н , плотность носителей заряда. Поэтому скорость дрейфа в резисторе с меньшей плотностью носителей заряда должна быть больше. )

Теперь несколько вопросов:

  1. Правильно сказать, что наличие резистора в цепи замедляет общую скорость дрейфа по сравнению с другой схемой с меньшим резистором, но внутри самой цепи скорость дрейфа в резисторе больше, чем в проводе ?
  2. Правильно ли сказать, что в любом элементе с ненулевым сопротивлением, когда электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю, они теряют электрическую потенциальную энергию, и она превращается в кинетическую энергию и тепло?
  3. Рассматривая простую схему, если провода имеют нулевое сопротивление, протекают ли через них электроны? (Отмечая, что разности потенциалов нет, поэтому у электронов нет электрической потенциальной энергии для преобразования в кинетическую энергию и начала движения к другому выводу батареи)
  4. Означает ли падение напряжения, что электроны потеряли некоторую электрическую потенциальную энергию, или это означает, что на одной стороне резистора электронов больше, чем на другой стороне ?

Ответы (1)

В своих ответах я буду предполагать постоянный ток в цепи.

  1. а) Если сравнить две цепи с одинаковыми свойствами, вплоть до разного резистора, к которым приложено ОДИНАКОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, то в цепи с меньшим резистором будет больший ток. Поскольку все остальные свойства схемы не изменились, общая скорость дрейфа в г также будет выше. б) От вашего резистора зависит, больше ли скорость дрейфа в проводе, чем в резисторе (все должно удовлетворять вашей формуле я "=" в г н А е . Если вы найдете резистор с н р е с я с т о р быть больше, чем н Вт я р е , и придайте ему ту же площадь А провод имеет, то скорость дрейфа в резисторе будет ниже. Это также указано в ответе, который вы связали, в последнем разделе. Тем не менее, обычно резисторы имеют более низкую плотность заряда, поэтому они требуют более высокой скорости дрейфа.

  2. Если под «противоположно электрическому полю» вы подразумеваете «в направлении силы, действующей на них» (электроны имеют отрицательный заряд), то да. Ситуация в резисторе представляет собой равновесную ситуацию, когда электрическое поле ускоряет электроны (превращая их потенциальную энергию в кинетическую энергию), в то время как с той же скоростью столкновения электронов превращают кинетическую энергию электрона в тепло.

  3. Конечно, они все равно проходят, просто им нужно меньшее количество времени: Даже без сопротивления провода утверждение, что НЕТ разности потенциалов по всему проводу ВСЕМ, является свойством равновесной ситуации, и пока есть сеть поток заряда, эта равновесная ситуация не будет достигнута: допустим, резистор имеет бесконечное сопротивление, и вы соединяете провод и батарею. Что случится? Вначале на проводе имеется разность потенциалов. Электроны ускоряются. Они будут течь по проводу, пока не достигнут резистора. С электронами приходит заряд, а с зарядом приходит потенциал. Поскольку теперь в проводе больше электронов, разность потенциалов уменьшилась. Пока существует разность потенциалов, электроны будут ускоряться,

Этого не произойдет, если ваш резистор имеет конечное сопротивление, в этом случае из провода все время будут вытекать электроны, что создает немного небольшой градиент потенциала в этой части провода, и в то же время есть электроны. проталкивается в провод из батареи, что также создает крошечный градиент потенциала.

Сопротивление, равное нулю, просто ускорит движение электронов, и поэтому они могут быстрее сбалансировать разность потенциалов между началом резистора и батареей. Но пока есть ток, разность потенциалов между началом резистора и батареей будет не нулевая, а немного больше. Вы правы, силы могут действовать на электрон только при наличии градиента потенциала, но так как сопротивление на всем протяжении провода отсутствует, то достаточно, чтобы электрон ускорялся в начале провода и замедлялся в конце (для пример).

  1. Падение напряжения означает, что электроны потеряли потенциальную энергию по всему резистору. Это не обязательно означает, что на одной стороне резистора больше электронов, чем на другой, просто это может означать. Вопрос здесь в геометрии резистора: заряды в проводе до и после, а также заряды в резисторе должны создавать потенциал (согласно 1. уравнению Максвелла), который имеет указанную разность потенциалов на всем протяжении резистора. Однако я обычно также думаю, что существует градиент потенциала, толкающий электроны через провод, когда их больше на первой стороне, чем на второй. Так что в принципе ответ "да", но я не знаю, всегда ли так должно быть.
Как резистор влияет на скорость дрейфа?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v