Почему нельзя последовательно соединять разные источники тока?

Это основное правило. Физическая основа для этого состоит в следующем. Ток — это просто движущиеся заряды. Заряды не могут накапливаться. То есть объекты обычно не могут приобретать чистый заряд. Это одновременно и физическое правило (правило вселенной), и правило анализа цепей. Таким образом, каждый раз, когда заряды перемещаются в одну сторону проводника, такое же количество зарядов должно выходить из него с другой стороны.

Таким образом, если I2 сбрасывает заряд в проводник при 10 А, а I1 снимает заряд с того же проводника при 5 А, это будет означать, что заряд накапливается в проводнике. Поскольку это невозможно, два источника тока не могут быть соединены последовательно, если они не имеют одинаковый ток.

Надеюсь, вы найдете этот ответ удовлетворительным. Я пытался быть точным, но интуитивным. Есть много аналогий, которые также могут быть применимы (автомобили на автостраде, или лыжники, поднимающиеся на подъемнике, или что-то в этом роде). Дайте мне знать, если вы хотите, чтобы я предложил что-то в этом роде.

Приведенный выше ответ (от mkeith) довольно хорош. Я думаю, что вы также можете увидеть проблему логически.

Взяв два источника тока с разными значениями тока, вы противоречите сами себе.

1) Взяв источник тока 10А, вы заявляете, что вам нужно 10А в проводе.

Но опять же, вашим следующим действием, т.е.

2) Взяв источник тока 5 А, вы снова заявляете, что хотите 5 А тока в том же проводе (последовательное соединение).

в общем проводе либо утверждение-1 будет правильным, либо утверждение-2 будет правильным, но не оба. (потому что мы знаем, что один провод подразумевает один путь для тока подразумевает одно значение тока)

Почему у людей такие проблемы с текущими источниками?
В следующих схемах источника напряжения большинство людей легко видят несоответствие:

^{смоделируйте эту схему — схема, созданная с помощью CircuitLab.} Вы просто не делаете этого с источниками напряжения — вы получаете тепло, искры и разряженные батареи или, возможно, взрывы.
Ваши последовательно соединенные источники тока являются источниками тока, эквивалентными этой ситуации.
Источник тока «предпочитает» полное замыкание нагрузки.
Источник напряжения «предпочитает» видеть бесконечное сопротивление (разомкнутое) для нагрузки.

Источники тока хорошо добавляются параллельно
Источники напряжения хорошо добавляются последовательно

Источники тока должны иметь место (нагрузку) для проталкивания электронов
Источники напряжения поставляют электроны только в случае необходимости.

Это нарушает KCL, поскольку, если мы возьмем точку между центром двух узлов источников тока (т.е.) в центре, то, применяя соглашение KCL, получим либо -5, либо +5 А. Точнее говоря, текущее значение не равно нулю, это приводит к нарушению KCL. Поскольку закон Кирхгофа является общепринятым для схем с сосредоточенными параметрами, такой вид физической связи вообще невозможен.

Это приведет к катастрофе или дурацкому поведению. Вы просите нарушить основы физики. Кирхгоф говорит, что сумма токов в узле равна нулю. Узел между двумя источниками тока находится в трудном положении. Ток — это способ подсчета носителей заряда, проходящих точку. За одну секунду источник 10А выталкивает заряд 10 кулонов. Источник 5А оттягивает 5 кулонов. Это не складывается, хотя на короткое время может накопиться положительный заряд, прежде чем цепь выйдет из строя.

В реальных устройствах, возможно, один источник тока будет дымить и плохо пахнуть, что приведет к разомкнутой цепи, или, возможно, источник 5 А может «выиграть», ограничив ток до 5 А, а 10 А борются, но действуют как кусок провода.

Обратите внимание, что источник тока ничего не делает, если не находится в цепи, поэтому не должно быть никаких предположений о том, что источник тока всегда имеет указанный ток. На нем может возникать напряжение в надежде на то, что заряд подтолкнет к созданию тока, но реалистичный источник тока может протолкнуть только то, что может.

Однако источник тока может быть подключен параллельно. Это аналогично последовательному соединению источников напряжения.

Представьте, что у вас есть петля из неэластичной трубы, которая позволяет воде течь без трения, за исключением одной точки, где поток пропорционален перепаду давления.

На этой петле есть две насосные машины; один гарантирует, что через него будет проходить пять галлонов воды в минуту, а другой гарантирует, что через него будет проходить десять галлонов воды в минуту. Каждый двигатель будет добавлять или удалять столько энергии, сколько необходимо для создания надлежащего количества воды.

Если бы присутствовал только насосный двигатель производительностью 10 г / мин, разница давлений между его входной и выходной сторонами была бы такой, какая необходима для проталкивания пяти галлонов воды в минуту через сужение. Чем плотнее сужение, тем больше необходимая разность давлений и, следовательно, тем больше энергии должен добавить насосный двигатель.

Если параллельно добавить двигатель производительностью 5 г/мин, перекачивающий в том же направлении, что и двигатель производительностью 10 г/мин, это увеличит на 50 % количество воды, которое необходимо пропустить через сужение, и, таким образом, увеличит на 50 % количество воды. энергии, необходимой для этого. Общее количество энергии, рассеиваемой сужением, будет увеличено в 2,25 раза по сравнению с предыдущим количеством; двигатель 10 г/мин должен был бы выдавать в 1,5 раза больше энергии, чем раньше, а двигатель 5 г/мин должен был бы выдавать половину этого количества (в 0,75 раза больше энергии, чем выдавал двигатель 10 г/мин).

Если бы двигатель производительностью 5 г/мин был подключен параллельно, то половина воды, перекачиваемой насосом производительностью 10 г/мин, прошла бы через двигатель производительностью 5 г/мин. Это означало бы, что сужение будет только вдвое меньше, чтобы пропустить половину количества воды, и, таким образом, будет производить только половину обратного давления и рассеивать четверть меньше энергии, чем с двигателем всего 10 г. Количество энергии, которое двигатель производительностью 10 г/мин должен был добавить к воде, было бы вдвое меньше, чем необходимо при работе в одиночку, а двигатель производительностью 5 г/мин фактически извлекал бы энергию из воды.

Проблема с последовательным подключением двигателей заключается в том, что любая вода, протекающая через один, должна протекать и через другой; если 10 г/мин проходит через верхний по потоку двигатель, а только 5 г/мин проходит через нижний по потоку, это будет означать, что 5 г/мин должны каким-то образом накапливаться в трубе между двигателями. Так как вода очень слабо сжимаема, это может быть возможно на короткое время, но чем больше там скапливается воды, тем больше там давление воды. Двигатель со скоростью 10 г/мин должен был бы добавлять к воде очень быстро увеличивающееся количество энергии, а насос со скоростью 5 г/мин должен был бы извлекать почти всю эту энергию из воды. Количество передаваемой энергии будет быстро увеличиваться до тех пор, пока повышенное давление не помешает насосу производительностью 10 г/мин справиться со своими полными 10 г/мин.

Как и в случае с водой в приведенном выше примере, «электронное вещество» очень слабо «сжимаемо». Однако не требуется очень большого избытка или недостатка электронов, чтобы создать действительно огромное количество «противодавления». Если электроны входят во что-то со скоростью 1 ампер, они должны будут уйти с той же скоростью; при токе в 1 ампер даже избыточных электронов на микросекунды было бы много.