Напряжение и ток

Я знаю, что при увеличении напряжения ток увеличивается на В "=" я р , но мне действительно трудно понять это на атомном уровне (что происходит с электронами внутри этого провода). Я хорошо понимаю это по аналогии с водой, поэтому мне не нужно никаких объяснений. Итак, вот мои вопросы:

1) Если электроны движутся внутри провода, наверняка существует электрическая сила, вызывающая это движение. Изменяется ли эта сила в различных точках простой электрической цепи по мере движения электронов от отрицательного полюса к положительному, или она все время остается одной и той же??

2) Если сила меняется, то почему ток в различных точках не меняется при последовательном включении??

3)что меня до сих пор смущает,почему чем больше разность электрических потенциалов тем больше ток??? Мне нужно объяснить это с помощью электронов без аналогии с водой.

Ответы (1)

Если электроны движутся внутри провода, наверняка существует электрическая сила, вызывающая это движение. Изменяется ли эта сила в различных точках простой электрической цепи по мере движения электронов от отрицательного полюса к положительному, или она все время остается одной и той же??

Да, внутри материала резистора существует электрическое поле, и это вызывает силу на свободные носители в материале.

Для более глубокого объяснения вам следует изучить модель электропроводности металлов Друде .

Изменяется ли эта сила в различных точках простой электрической цепи по мере движения электронов от отрицательного полюса к положительному, или она все время остается одной и той же??

Если материал однороден, поле будет однородным.

Если бы у вас был, скажем, один кусок медного провода ( р "=" 1,68 × 10 8   Ом м ) и один кусок стальной проволоки одинакового размера ( р 6,9 × 10 7   Ом м ) соединенных последовательно между клеммами вашей батареи, то поле в медном проводе будет ниже, чем в стальном проводе.

Если сила изменяется, то почему ток в различных точках не изменяется при последовательном включении??

Если бы ток был разным в разных частях цепи, то где-то в цепи должен был бы накапливаться заряд. Этот накопленный заряд будет отталкивать другие носители той же полярности, создавая противоположное поле, пока ток не выровняется. Это был бы динамический эффект, и когда мы говорим об установившемся решении для цепи на постоянном токе, мы имеем в виду решение после того, как все такие динамические эффекты успокоились.

В моем примере с двумя разными типами проводников материалы имеют разное удельное сопротивление, поэтому поле (и результирующая сила) должны быть разными, чтобы в двух материалах возникали одинаковые токи.

почему чем больше разность электрических потенциалов, тем больше сила тока??

Разность потенциалов есть интеграл поля

В б а "=" а б Е г л

Итак, чтобы увеличить потенциал между двумя точками ( а и б ) необходимо увеличить напряженность поля на пути между ними. Более сильное поле оказывает более сильное воздействие на свободные носители, и поэтому вы получаете больший ток.

не могли бы вы объяснить мне логикой или любым другим способом, почему электрическое поле в медной проволоке меньше, чем в стальной??
Потому что, если бы этого не было, ток в медном проводе был бы больше. Отрицательный заряд будет накапливаться на стыке между медным сегментом и стальным сегментом, и это приведет к падению поля до тех пор, пока токи не выровняются.
У меня есть еще один вопрос относительно электрического поля. Если мы прикрепим резистор, каким будет электрическое поле, чтобы резистор привел к падению напряжения, когда электрон проходит через него?? заранее спасибо, я очень ценю вашу помощь