У меня есть несколько оставшихся неопределенностей, когда дело доходит до напряжения. Я пронумеровал абзацы в своей последовательности мыслей для облегчения поиска.
Я знаю, что в последовательной цепи напряжение представляет собой электрический потенциал и представляет потенциал для работы, но это не значит, что любой электрон, движущийся по любой 10-вольтовой цепи, выполняет одинаковую работу от начала до конца, не так ли?
Я имею в виду, допустим, у вас есть последовательная цепь на 10 вольт с проводом на 1 Ом. Отслеживая электрон в токе от начала до конца, по мере того, как напряжение совершает над электроном работу, его потенциал падает, пока не достигнет 0 в конце цепи.
Но если мы увеличим сопротивление провода до 5 Ом, электрону потребуется в 5 раз больше времени, чтобы добраться до конца цепи, потому что ток будет 1/5, верно?
Но тогда это означает, что электрон в цепи 5 Ом выполнил бы в 5 раз больше работы (или работы, проделанной над ним) цепи 1 Ом за пятикратную продолжительность.
Я знаю, что работа, выполняемая в секунду, одинакова, но в конечном счете, если каждый электрон в 5-омной цепи совершает над ним большую работу в течение всей цепи, то напряжение не может быть выражением общей работы, проделанной с p1 (начало цепь) до p2 (конец), верно? Я думаю, что сначала подумал, что, поскольку напряжение связано с потенциалом для работы, а напряжение всегда падает от полного до 0 к концу цепи, поэтому я предположил, что работа должна быть одинаковой независимо от сопротивления цепи.
Значит ли это, что когда напряжение делится на компоненты схемы, оно действительно представляет соотношение того, где в схеме выполняется работа?
то есть в последовательной цепи 12 В с резистором 3 Ом и резистором 1 Ом падение напряжения будет 9 В на резисторе 3 Ом и 3 В на резисторе 1 Ом, верно? что означало бы, что 75% всей работы, проделанной в цепи, приходится на резистор 3 Ом?
Но почему чем больше у вас последовательно соединенных резисторов, тем меньше падение напряжения на любом из резисторов? Я знаю, что с большим количеством резисторов ток будет ниже. Уменьшается ли падение напряжения на резисторе при уменьшении тока?
Как связаны напряжение и падение напряжения в цепи с выполненной работой?
Единица Вольта — это энергия, нормированная на единицу заряда; Джоуль на кулон .
Поскольку единицей измерения Ампер является кулон в секунду , произведение напряжения на элемент цепи и тока через элемент цепи представляет собой мощность, связанную с элементом цепи.
Для цепи постоянного тока напряжение и ток постоянны, поэтому энергия, отдаваемая или подаваемая элементом схемы в течение некоторого периода времени, является произведением напряжения на, протекающего тока и прошедшего времени.
Теперь остальная часть вашего вопроса содержит заблуждения, которые слишком многочисленны, чтобы их здесь распутывать. Я рекомендую вам еще немного почитать и хорошенько подумать, в частности, об основных законах схем . Например, закон Ома немедленно дает вам ответ на ваш вопрос: «Уменьшается ли падение напряжения на резисторе при уменьшении тока?»
Закон Ома гласит, что ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками.
Кроме того, я рекомендую просмотреть сайт Уильяма Дж. Бити « Заблуждения об электричестве, распространяемые учебниками ».
Для начала взгляните на Электрический ток - это поток энергии? Неправильный.
Но тогда это означает, что электрон в цепи 5 Ом выполнил бы в 5 раз больше работы (или работы, проделанной над ним) цепи 1 Ом за пятикратную продолжительность.
Вы путаете работу с властью.
Работа не имеет ничего общего с продолжительностью. Если электрон пересекает разность потенциалов при любом сопротивлении между ними совершаемая работа одинакова, . Неважно, пройдет ли электрон за минуту или за год.
Это определение потенциала — оно пропорционально работе, проделанной при перемещении единичного заряда через две точки по любому пути . Путь не имеет значения, пока система является электростатической.
Я знаю, что работа, совершаемая в секунду, одинакова
Опять же, нет. Работа, совершаемая в секунду, есть мощность, а мощность есть для этой системы и не является постоянной при изменении
Это должно помочь.
Для консервативной силы, такой как гравитация или электростатическое поле, мы можем определить отрицательное значение работы, совершаемой силой, как изменение потенциальной энергии. Таким образом, изменение потенциальной энергии — это просто простой способ оценить работу, проделанную консервативной силой.
Напряжение – это потенциальная энергия на единицу заряда электростатической силы. Для цепи падение напряжения (отрицательное значение) представляет собой положительную работу, совершаемую электростатическим полем на единицу заряда.
Это подобно силе тяжести, консервативной силе. Для объекта массой m, расположенного близко к Земле, с ускорением свободного падения g сила равна mg. Потенциальная энергия равна mgh, где h — высота. Для объекта, падающего с большой высоты h1 на низкую высоту h2 под действием силы тяжести, работа силы тяжести равна -mg(h2 - h1), положительное значение, а соответствующее изменение потенциальной энергии равно mg( h2 - h1), отрицательное значение. Работа силы тяжести равна отрицательному изменению потенциальной энергии.
Почему мы используем потенциальную энергию вместо работы? Это упрощает оценку. Например, если объект перемещается вверх, вниз и вокруг него, нелегко вычислить работу силы тяжести как интеграл скалярного произведения силы с дифференциальным пройденным расстоянием, но очень легко вычислить изменение потенциала энергия как разница между конечной и начальной высотами. Точно так же в цепи использование изменения потенциальной энергии проще, чем оценка работы, совершаемой электростатической силой.
несимметричный