Почему разность электрических потенциалов не зависит от сопротивления?

Согласно Википедии определение разности электрических потенциалов выглядит следующим образом:

Разность электрических потенциалов между двумя точками (т. е. напряжение) определяется как работа, необходимая на единицу заряда против статического электрического поля для перемещения пробного заряда между двумя точками.

Представьте себе простую схему с одним переменным резистором, подключенным к 12-вольтовой батарее. Электрическое поле создается между + и - полюсом батареи. Разница в электрическом потенциале, по-видимому, постоянна при измерении на резисторе, независимо от его сопротивления.

Интуитивно я бы сказал, что работа, необходимая для того, чтобы единица заряда прошла через сопротивление а больше, чем для сопротивления б где а > б . Это означает, что разность потенциалов на резисторе больше для а чем для б . Почему я ошибаюсь?

Ответы (2)

Вы путаете выполненную работу с необходимой энергией. Совершаемая работа равна изменению потенциальной и кинетической энергии зарядов. Это O зависит от сопротивления. Затраченная энергия есть сумма работы и тепловых потерь за все время выполнения работы. Последние зависят от сопротивления.

То есть мы смотрим только на работу силы в электрическом поле? Почему тогда работа (напряжение) происходит только на этом резисторе, а не на каком-либо другом участке провода?
Потому что мы считаем, что этот провод является идеальным проводником с нулевым сопротивлением и без электрического поля внутри.
Но если внутри провода нет электрического поля, что заставляет электроны течь внутри цепи?
@ my2cts Можете ли вы объяснить, почему изменение потенциальной / кинетической энергии, когда единица заряда проходит через резистор, одинаково для каждого резистора?
@ Ruben23630 работа зависит только от разницы между начальной и конечной энергией заряда, то есть только от напряжения.
Таким образом, вы просто предполагаете, что окончательный заряд равен 0, а заряд до прохождения резистора составляет 12 В.
@ Ruben23630 Я предполагаю, что идеальная батарея обеспечивает разность напряжений 12 вольт по цепи. Из-за внутреннего сопротивления напряжение на клеммах фактически будет немного меняться в зависимости от этого внутреннего сопротивления. Если это внутреннее сопротивление слишком велико, срок службы батареи истек.
Я спрашиваю, почему потенциальная/кинетическая энергия единицы заряда изменяется с 12 В до входа в резистор до 0 В для каждого резистора. Похоже, вы только предполагаете, что это так. Если я правильно понимаю ваше объяснение, единица заряда проходит через резистор и тем самым теряет потенциальную энергию, поскольку она просто находится дальше в электрическом поле в цепи. (ближе к полюсу +) Почему эта потенциальная энергия теряется только тогда, когда единица заряда проходит через резистор, а не в какой-либо другой части цепи, например, в части кабеля?
@ Ruben23630 Ruben23630 Это потому, что заряды в проводнике почти нейтрализуют поле, поэтому они делают потенциал почти постоянным. Таким образом, падение потенциала почти полностью происходит на резисторе.

Нет общего изменения КЭ электрона, когда он проходит через резистор. Как средняя тепловая энергия, так и скорость дрейфа одинаковы на обоих концах резистора (и везде в резисторе). Электроны не проходят через резистор, как в вакууме, по прямой линии. Я полагаю, что это один из источников путаницы. Может случиться так, что электроны, входящие в резистор, никогда не выйдут наружу во время вашего эксперимента.

Потенциал и потенциальная энергия определены только для электрического поля. Таким образом, разность потенциалов связана только с работой, совершаемой электрическим полем. Это консервативное поле, и его можно связать с потенциалом. Работа других сил (диссипативных) не может быть описана потенциальной энергией.

Внутри проводника возникает электрическое поле, когда по нему течет ток. Нулевое поле внутри проводников применимо только к электростатическим ситуациям, когда нет тока, нет чистого движения заряда. Поле создается поверхностными зарядами, установленными на проводниках после достижения устойчивого состояния.

Почему разность электрических потенциалов не зависит от сопротивления?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v