Мост Уитстона и разность потенциалов

Замена R$_3$с проводом просто заменяется очень маленьким резистором. Провода имеют некоторое сопротивление, просто намного меньше, чем у обычного резистора. Для сбалансированного моста V$_{BD} = 0$. Так

$$I = V_{BD}/R_{wire} = 0$$

Если бы вы рассматривали провода от батареи к мосту Уитстона как очень маленькие резисторы, R$_0$и р$_6$, вы обнаружите, что полное сопротивление равно

$$R = R_0 + R_{bridge} + R_6 \approx R_{bridge}$$

Таким образом, общий ток будет примерно неизменным.

$$I = V/R \approx V/R_{bridge}$$

Падение напряжения на R$_0$и р$_6$будет примерно$0$, но не совсем$0$.

$$V_0 = I R_0 \approx 0$$

---

Было бы полезно подумать об аналогичном наборе труб, по которым течет вода.

Напряжение похоже на давление воды. Давление воды толкает воду по трубам. Разность потенциалов толкает электроны по проводам.

Электрический ток похож на водяной. Водный поток – это количество протекающей воды в секунду. Электрический ток – это количество протекающих электронов в секунду.

Резистор подобен трению в трубе. Узкая труба имеет большее трение. Резистор препятствует потоку электронов.

В сбалансированном мосту нет разницы напряжений между B и D. Ничто не толкает электроны к течению, даже если есть низкое сопротивление. Точно так же, как если бы давление воды было одинаковым, ничто не толкало бы воду течь.

Иная ситуация с Р.$_0$и р$_6$. Аккумулятор похож на источник воды под высоким давлением. Вода течет по большим толстым трубам к мосту и обратно. Существует очень мало препятствий для потока, поэтому разница давлений между концами этих труб очень мала. Много воды течет. Сумма зависит от того, насколько ограничены трубы в мосту.

Спасибо сатане 29 и Джону Ренни за лучшее понимание заданного вопроса.

Мое объяснение состоит в следующем. Рассмотрим следующую схему:

Предположим, что сопротивление провода равно$0$(гипотетическая ситуация), но не батареи. В этом случае ток течет по проводу с постоянной скоростью.

Причина? Это потому, что как только мы замкнули цепь, возникло электрическое поле, и заряд начал выстраиваться так, что$\textbf{E}$внутренний проводник$0$с ускорением$e\textbf{E}/m$. Но через какое-то очень-очень короткое время электрическое поле переходит в$0$внутри проводника, и на этот раз заряд не будет ускоряться, а будет двигаться с постоянной скоростью. Когда он входит в батарею, он получает эВ энергии, но это бесполезно, так как она теряется из-за сопротивления батареи. Таким образом, мы можем сказать, что заряд движется равномерно, несмотря на то, что$\mathrm dV = 0$между красным и желтым или зеленым и желтым.

В случае$R$не равно$0$ситуация та же, но на этот раз заряд останавливается из-за столкновения с атомами (сопротивление). Благодаря этому$\bf E$внутри проводника возмущается, и он снова ускоряется, чтобы создать$\bf E$такой, что$\bf E$внутри проводника 0. Это происходит снова и снова, так что кажется, что заряд движется с постоянной скоростью (скорость дрейфа).

Теперь о мосте Уитстона:

В вышеописанной схеме была подключена батарея, и заряд начал двигаться, как описано выше, из-за ненулевого сопротивления провода. Разность потенциалов между точкой$B$и$D$является$0$, поэтому заряд не перемещается на$R_3$, даже если это$0$путь сопротивления. Но, как мы видели ранее, заряд движется с постоянной скоростью, когда$\mathrm dV = 0$и$R = 0$.

Почему здесь этого не происходит?

Во-первых, помните, что ток не течет через$R_3$даже если мы положим$0$сопротивление вместо$R_3$. Причина в следующем:

Когда вы читаете первый пример, ответ скрыт в этом$\mathrm dV$был$0$в этом$(R = 0)$. Когда не в начале, когда батарея была только что подключена, а через какое-то очень короткое время, она ускорилась, и это произошло потому, что заряд начал двигаться, когда$\textbf{E}$был применен. В процессе,$\mathbf{E}$внутри проводник стал$0$а то заряд так и не разогнался. Так же и в этом вопросе$\mathrm dV$между$B$и$D$является$0$с начала. Это связано с расположением резисторов, необходимых для моста Уитстона — если бы электроны в проводе моста находились в покое и после подключения батареи из-за отсутствия электрического поля в этой области, как бы они ускорились? Вот почему, несмотря на сопротивление провода моста, заряд не течет по этому проводу, поскольку нет разности потенциалов и, следовательно, нет ускорения или изменения скорости.