Как ток может проходить по (безрезистивным) соединительным проводам?

Это не дубликат: Будет ли ток проходить без сопротивления? . Я читал, но на мой вопрос там нет ответа.

Я репетитор по физике для старшеклассников, и вот как я понимаю, как течет ток:

На любом резисторе, если есть разность потенциалов, на этом элементе будет электрическое поле от точки с более высоким потенциалом до точки с более низким потенциалом. Теперь, поскольку резистор (проводник) содержит свободные электроны, они текут (дрейфуют) в направлении, противоположном электрическому полю, и, таким образом, у нас есть ток.

Это означает, что если между двумя точками нет разности потенциалов, между ними не может быть электрического поля, поэтому нет дрейфа электронов и, следовательно, нет тока. Я использовал эту логику, чтобы объяснить, почему мы удаляем определенные резисторы в цепях (например, в сбалансированном мосту Уитстона).

Вопрос: Рассмотрим следующую схему:

введите описание изображения здесь

если я применю закон Ома между point aи point bтогда

В а В б "=" Δ В "=" я р а б "=" 0 с р а б "=" 0

что подразумевает В а "=" В б . Таким образом, исходя из вышеупомянутой логики, между ними не должно быть никакого тока. Тогда как течет ток?

Что именно не так с моим мышлением? Как может проходить ток по соединительным (без сопротивления) проводам?

Токи текут через сверхпроводники просто отлично. Ваша логическая ошибка заключается в предположении, что, поскольку на каком-то небольшом участке «идеального» провода (или сверхпроводника) нет падения напряжения, не может быть падения напряжения на цепи, содержащей этот небольшой участок.
Возможные дубликаты: physics.stackexchange.com/q/45040/2451 , physics.stackexchange.com/q/69919/2451 и ссылки в них.
эти ссылки могут помочь .

Ответы (5)

Ты прав. Я буду работать над ответом. Во-первых, для того, чтобы протекал ток, вам нужна сила, чтобы протолкнуть заряды по контуру. Сила, которая делает это, — электрическое поле. Внутри провода есть электрическое поле, и оно повторяет форму провода вокруг цепи. Это электрическое поле отвечает за то, чтобы придать зарядам провода общее направление дрейфа («трение» - это то, что удерживает толкающую силу от ускорения зарядов до бесконечности, поэтому мы получаем хорошую среднюю скорость дрейфа зарядов).

Е Поле в проводниках

Нет ничего плохого в электрическом поле в проводнике. Обычно мы думаем, что электрические поля внутри проводника должны быть равны нулю, но это только в статическом случае. Представьте себе приложение электрического поля к проводнику. Вы, наверное, уже знаете это. Но электрическое поле в проводнике определенно не равно нулю. Только ноль после того, как все устаканилось и мы в режиме электростатики. Однако до того, как мы добрались до электростатики, определенно существовала Е поле в проводнике. Точно так же для цепей провод является проводником, но он никогда не может достигать электростатики (детали которого немного нюансированы - батарея по существу предотвращает попадание провода в статическое состояние). Поэтому наличие Е Поле внутри провода в полном порядке. Откуда это Е поле пришло? Это становится немного не по теме, но у батареи есть электрическое поле. Именно это электрическое поле плюс электрическое поле индуцированных/накопленных зарядов вдоль границы поверхности проводящего провода формирует поле внутри провода. В любом случае, дело в том, что Е поле существует и делает нажатие. Есть еще одна вещь, которую вы должны знать: для многих веществ Дж "=" о Е где Дж плотность тока и о является проводимость. Это закон Ома, из которого В "=" я р можно вывести. Для меди, о имеет порядок величины 10 7 . Дело в том, что Е очень мал в проводнике.

потенциал В

Провода имеют падение потенциала В "=" Е д л < 0 как Е отличен от нуля и указывает в том же направлении, что и д л (при условии, что мы интегрируем в этом направлении). Итак, начните с терминала а батареи и перейти к началу резистора, точка б . Падение напряжения В ( б ) В ( а ) "=" а б Е д л , что незначительно, потому что Е такой маленький. В резисторе электрическое поле Е становится очень большим (низкая проводимость о ). Поэтому падение напряжения В ( с ) В ( б ) "=" б с Е д л большой, потому что Е большой. Затем с другой стороны провода, потому что у вас все еще есть Е поле толкает, у вас снова будет крошечное падение напряжения. Этими перепадами напряжения в проводе можно пренебречь.

Мне просто нравится, как вы объяснили. Особенно до момента, предшествующего ответу. This is getting a little bit off topic but the battery has an electric field.Пожалуйста, немного отклонитесь от темы. Иногда можно немного отойти от темы :).
Дж "=" о Е Вы сказали. Таким образом, вы используете плотность тока (которая предполагает эквивалентный ток в проводе) о объяснить низкое значение электрического поля. Нет ли другого способа доказать, что Е очень мало?
Я не могу сказать больше о том, как Е поле проникает/устанавливается в провод. Все, что я могу сказать, это то, что батарея как-то связана с этим, а также с поверхностным зарядом в проводе, который «формирует направление» Е поле, соответствующее направлению провода. Поверхностные заряды накапливаются в изгибах провода (точно так же, как заряды накапливаются в острых точках проводника вообще говоря). Именно эти концентрации помогают формировать поле. Тем не менее, я могу сказать, что должно быть Е поля в проводе, иначе заряды двигались бы зигзагом без направления в целом.
(На мой взгляд, утверждение о том, что провода сверхпроводящие, в определенном смысле сбивает с толку, это также менее удовлетворительно и не соответствует действительности. Сгорание проводов и потеря энергии в проводах - это реальные и обоснованные проблемы). Я верю закону Ома Дж "=" о Е лучший способ увидеть, что электрическое поле при разумной плотности тока Дж , мало в проводнике. Да текущий я через поверхность я "=" Дж д а . Для униформы Дж , я "=" Дж А . Так я / А "=" о Е

Ваше процитированное утверждение (хотя оно и является практически верным) скрывает несколько вещей. Вы, кажется, читаете это как «разность потенциалов вызывает ток».

Вместо этого разность потенциалов (и электрическое поле) вызывает ускорение заряда. Просто в установившемся режиме это ускорение заряда точно уравновешивается процессом внутри резистора, так что ток остается постоянным.

Если вы думаете о том, что ваша машина едет по дороге, вам нужна постоянная мощность двигателя, чтобы машина двигалась с определенной скоростью. Если вы этого не сделаете, трение и сопротивление воздуха остановят его. В проводе нужно иметь разность потенциалов, чтобы «проталкивать» заряд через резистор с определенной скоростью.

Но если мы поместим машину в вакуум без трения, ей не понадобится двигатель, чтобы катиться по дороге. Хотя ему и нужен первоначальный толчок, мы можем выключить двигатель и оставить его дрейфовать на неопределенный срок. В вашей схеме, если от A до B идеальный проводник (сверхпроводник, р "=" 0 ) мы можем заставить заряд начать двигаться, для того чтобы он продолжал течь в области с нулевым сопротивлением, не требуется ни электрического поля, ни разности потенциалов. Так что в стационарном состоянии вы правы в том, что разности потенциалов не будет.

Если вместо A к B обычный провод, то р не равен нулю, а просто меньше, чем нам обычно нужно беспокоиться. Это означает, что у него конечное сопротивление, и внутри будет (небольшое) электрическое поле.

It's just that in the steady-state limit, this charge acceleration is exactly balanced by the process within the resistor so that current is constant.Существует «установившийся предел» для тока через резистор? Я знаю только установившееся состояние в RC-цепи. Не могли бы вы дать ссылку, чтобы прочитать больше об этом?
Да. Ток через резистор равен нулю, когда цепь разомкнута, и изменяется со временем, когда цепь замкнута. В пределе как т , сопротивление и разность напряжений равны, поэтому ток остается постоянным. Он идентичен RC (или RLC), но из-за отсутствия явного конденсатора постоянная времени намного короче.
№1. Так дело обстоит как в законах Ньютона? Тело не нуждается в силе для продолжения движения, если оно уже двигалось с постоянной скоростью? Но если я принимаю эту логику, то это будет означать, что #2. все точки провода с нулевым сопротивлением имеют одинаковый потенциал, следовательно, электрическое поле равно нулю в нем, но не равно нулю там, где есть сопротивление. Подразумевается, что электрическое поле в проводящей петле прерывисто. Так ли это? Также №3. Почему ваш ответ противоречит ответу DWade64: кто говорит, что электрическое поле действительно существует, но гораздо меньше для провода с меньшим сопротивлением?
Электрическое поле достигает нуля, когда цепь находится в устойчивом состоянии (именно здесь вы используете закон Ома). При переходе она не равна нулю, потому что индуктивность провода отлична от нуля. Сопротивление дает вам разницу напряжений при постоянном (ненулевом) токе. Индуктивность дает вам разницу напряжений в непостоянном токе.
То, что вы говорите, поражает воображение! Я не знаю, что гуглить, чтобы узнать больше об этом. Не могли бы вы дать несколько ссылок или ссылок для подробного чтения?

я "=" Δ В / р . Если Δ В и р оба равны нулю, то я "=" 0 / 0 , или, другими словами, это уравнение больше ничего не говорит вам о токе, и оно может быть чем угодно. Вы должны найти его в остальной части системы.

Текущий, я зависит от сопротивления всей цепи, которое определяет количество электронов, протекающих в цепи. Это будет справедливо даже тогда, когда соединительные провода имеют нулевое сопротивление. В а "=" В б подразумевает р а б "=" 0 , но не обязательно означает я "=" 0 ; ток по-прежнему рассчитывается по схеме R делит V. Я считаю, что это путаница.

Электроны дрейфуют в проводящих проводах в направлении, противоположном направлению электрического поля, по замкнутому контуру. Ошибка заключается в рассмотрении двух точек a и b на проводе. Я предлагаю вам применить закон напряжения Кирхгофа. Это устраняет заблуждение.