Падение напряжения из-за резистора

Боюсь, этот вопрос прозвучит глупо, но вот он:

Предположим, у меня очень простая схема: одна батарея и один резистор. Сумма напряжений в этой цепи должна быть равна нулю. Мой вопрос: как резистор «узнает», какое падение напряжения обеспечить? Как получается, что ему всегда удается приспособиться к падению напряжения, точно равному напряжению, обеспечиваемому батареей?

Поскольку V = IR, я вижу, что если сопротивление остается постоянным, то ток, протекающий через резистор, будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от необходимого падения напряжения. Но как и почему происходит это «аккомодация»?

Возможно, вы просто используете его как сокращение, но вопрос о том, как вещи «знают», почти всегда затуманивает проблему и не дает вам увидеть, как это происходит. Вместо этого спросите, что регулирует процесс.

Ответы (2)

Ответ прост: резистор не знает, какое падение напряжения обеспечить, и в какой-то степени ему все равно (если только оно не настолько велико, что ток поджаривает его, но это уже другая проблема).

«Падение напряжения» определяется только разностью потенциалов, создаваемой генератором (аккумулятором или другим). Если цепь разомкнута, у электронов нет пути, поэтому потока нет. Как только цепь замыкается, электроны имеют путь и начинают течь по проводнику (резистор также является проводником).

Единственное, чем будет управлять резистор, это насколько сильным будет поток электронов от A к B (от одного потенциала к другому, но помните, что этот потенциал был создан генератором, резистору не нужно его знать).

Я часто провожу аналогию между электричеством и гидравлическим потоком. Разность потенциалов (напряжения), создаваемую генератором, примем за высоту, а резистор – за slope. Поток воды будет другим, как электроны в цепи.

Рассмотрим сценарий 3 на следующем изображении:резисторы

  • Сценарий A: нет резистора для замыкания цепи => протекание тока невозможно.
  • Сценарий B: низкий резистор. Электроны (или вода) падают с высокого потенциала на низкий (довольно быстро).
  • Сценарий C: электроны (или вода) падают с высокого потенциала на низкий, все еще с той же высоты (у вас падение напряжения идентично). За исключением этого времени, более высокое сопротивление (более пологий наклон) затрудняет достижение низкого потенциала (=> более низкий ток).

А теперь представьте, что highпотенциал равен 24В или даже 10000, механика все та же, электроны будут течь от одного потенциала к другому , как только у них появится путь, независимо от номинала резистора. Единственная разница, которую делает резистор, заключается в том, насколько сильно они будут течь (насколько сильным будет ток).

примечание: аналогии с потоком воды легко оспариваются и быстро достигают своих пределов со сложными схемами, это не упражнение здесь. Они по-прежнему являются отличным способом объяснить электрический ток в простых случаях.

Это не глупый вопрос.

Электроны на отрицательной стороне батареи имеют энергию и будут искать «любой путь», чтобы избавиться от этой энергии — двигаться в направлении электрического поля. Когда вы создаете цепь, вы перемещаете потенциал положительной клеммы ближе к отрицательной клемме. Если предположить, что «провод» не имеет сопротивления (для простоты) и единственным резистивным элементом является резистор, то электрическое поле (потенциал) вдоль провода должно быть равно нулю, поэтому весь потенциал батареи оказывается на резисторе.

В этот момент электроны говорят: «Эй, мы можем начать двигаться через этот резистор», и они начинают двигаться. Но по мере движения они испытывают сопротивление — по сути, их сбивает с пути из А в Б, и им приходится снова ускоряться. Это «сбивание с курса» воспринимается как сопротивление (что приводит к нагреву резистора), а время, которое требуется электрону, чтобы снова набрать скорость (и снова сбиться с курса), является функцией электрического поля — потенциала разница.

Таким образом, существует механизм обратной связи; и оказывается, что «сопротивление» является удобной величиной для описания этой «потеря энергии», когда электрон пересекает резистор. Таким образом, «приспособление», о котором вы спрашиваете, действительно происходит на микроскопическом уровне.

Это делает его более ясным для вас?

Хм, я не уверен, что понимаю, как это решает проблему «аккомодации» ... Разность потенциалов зависит не только от электрического поля, но и от длины резистора. Итак, как и почему электрическое поле трансформируется в определенное значение, которое соответствует определенной величине разности потенциалов, создаваемой батареей? Кроме того, вы ответили на другой вопрос... Поскольку идеальные проводники не имеют падения напряжения, то они не могут проводить ток? Например, удельное сопротивление = E/J?
@David Электрическое поле и потенциал связаны линейным интегралом Δ В "=" ∫ с Е → ⋅ г с → (или Δ В "=" Е Δ с потому что ⁡ θ для моих студентов алгебры/триггеров). Потенциал на резисторе следует из батареи и свойств проводимости заряда на проводниках, поэтому поле найдет правильную конфигурацию.
Если принять, что весь потенциал батареи заканчивается на резисторе, то отсюда следует, что локальное электрическое поле определяется напряжением батареи, деленным на размер резистора. Хорошее микроскопическое описание можно найти на странице hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/ohmmic.html , которое может прояснить ситуацию. Заметим, что скорость электронов «в случайных направлениях» на много порядков больше дрейфовой скорости в металлах — 10 6 м / с против м м / с .
Похоже, вы хотите знать, почему источник напряжения, например батарея, может обеспечить постоянное падение напряжения. Возьмем более простой пример — заряженный конденсатор — и подключим его к двум проводам. Потенциал между концами проводов будет оставаться постоянным независимо от расстояния между этими концами. Другими словами, поле между проводами всегда трансформируется так, что разность потенциалов остается неизменной. Резистор для этого вообще не нужен.
Падение напряжения из-за резистора
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v