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:
если я применю закон Ома между point a
и point b
тогда
с
что подразумевает . 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?
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).
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 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 Поле внутри провода в полном порядке. Откуда это 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 поле существует и делает нажатие. Есть еще одна вещь, которую вы должны знать: для многих веществ где плотность тока и является проводимость. Это закон Ома, из которого можно вывести. Для меди, имеет порядок величины . Дело в том, что очень мал в проводнике.
Провода имеют падение потенциала как отличен от нуля и указывает в том же направлении, что и (при условии, что мы интегрируем в этом направлении). Итак, начните с терминала батареи и перейти к началу резистора, точка . Падение напряжения , что незначительно, потому что такой маленький. В резисторе электрическое поле становится очень большим (низкая проводимость ). Поэтому падение напряжения большой, потому что большой. Затем с другой стороны провода, потому что у вас все еще есть поле толкает, у вас снова будет крошечное падение напряжения. Этими перепадами напряжения в проводе можно пренебречь.
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 :).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, ) 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 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?. Если и оба равны нулю, то , 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, зависит от сопротивления всей цепи, которое определяет количество электронов, протекающих в цепи. Это будет справедливо даже тогда, когда соединительные провода имеют нулевое сопротивление. подразумевает , но не обязательно означает ; 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.
Джон Кастер
Qмеханик
Анна В