Почему в этой простой схеме меняется напряжение?

Я начинаю изучать электронику, и есть кое-что, чего я никак не могу понять. Мне сказали, что высокое сопротивление в цепи приведет к тому, что через нее будет проходить меньший ток, но напряжение останется прежним. Теперь я столкнулся с загадкой, поскольку то, что я узнал, и то, что я вижу в реальном мире, сильно отличаются друг от друга. Например:

принципиальная схема

Увидев схему, я подумал, что ток будет течь от +10 В до GND при 0,01 А. На самом деле, как вы видите на изображении, напряжение как бы «останавливается» на резисторе. Попробую это на Arduino, и если я поставлю светодиод последовательно с резистором, я получу около 3 В. Я действительно не понимаю, что здесь происходит, может кто-нибудь дать мне свет?

Информация о вашем прошлом поможет нам дать вам четкий ответ. Например, если вы старшеклассник, который в настоящее время изучает алгебру, мы можем дать другой ответ, чем если бы вы учились в магистратуре по физике.
Я учусь в старшей школе, учусь на техническом курсе информатики (так это называется здесь), поэтому среди других предметов я изучаю программирование и цифровую электронику.
Судя по всем вашим другим комментариям, вам не хватает понимания некоторых действительно базовых понятий, что явно мешает вам делать выводы. Я предлагаю вам прочитать об источниках напряжения и тока, компонентах, включенных последовательно и параллельно, а также подробности о том, что такое напряжение и ток в целом. Вы действительно, кажется, должны начать с НУЛЯ.
Есть ли какая-нибудь книга или онлайн-текст, который может помочь мне, не создавая неправильных представлений?

Ответы (2)

Помните, что в анализе цепей «провода» — это просто инструмент, который мы используем для отображения подключенных компонентов. Вы должны попытаться увидеть цепи как комбинацию цепей; сеть просто описывает, как выводы компонентов соединяются друг с другом. Я знаю, что в вашей цепи может быть только два разных показания напряжения, потому что ваша схема имеет только две цепи: землю и 10 В. Думаю об этом. Каждый вывод каждого компонента в этой схеме (в данном случае источник напряжения и резистор) подключен только к этим двум цепям. Других сетей не существует.

Помните, что напряжение всегда измеряется между цепями, поэтому в вашей цепи нужно измерить только одно напряжение, поскольку у вас есть только две цепи — земля и 10 В. Нет смысла говорить о напряжении в разных точках провода; просто представьте, что провода не существовало, а компоненты были соединены напрямую друг с другом. Например, если вы подключите маленький символ заземления прямо к резистору (без провода с маркировкой «В»), это никак не повлияет на работу схемы.

Объяснение: напряжение в идеальном проводе не меняется. Другими словами, если бы вы построили эту цепь и измерили напряжение (относительно земли) в каждой точке цепи, вы бы измерили 10 В на всем протяжении провода, который подключает ваш источник положительного напряжения к резистору. Затем на «нижней стороне» резистора вы должны измерить 0 В по всему проводу, который подключает резистор к земле.

Напряжение падает только на нагрузке. Резисторы, лампы накаливания, моторы, светодиоды (и другие полупроводниковые приборы) и т.д.

Таким образом, если вы добавите второй резистор на 1 кОм последовательно ниже того, который у вас уже есть, вы (опять же) измерите 10 В на вершине первого резистора, затем вы измерите 5 В между двумя резисторами, а затем вы' d измерьте 0 В в нижней части второго резистора.

NB: Здесь мы говорим об идеальных проводах. На самом деле каждый провод представляет собой комбинацию катушки индуктивности/конденсатора/резистора. Падает напряжение. Он останавливает внезапные изменения тока. Он останавливает внезапные изменения напряжения. Провода - неприятная штука!

Кроме того, вы, возможно, запутались в «пограничных случаях», которые нарушают теорию цепей; Например, если вы заменили резистор в своей цепи проводом, казалось бы, что провод должен упасть на 10 В. Но эта схема недействительна, и вы не можете применять к ней методы анализа.

То, что вы видите, называется падением напряжения . Цепь работает так, как вы думали, она должна работать, хотя у вас нет тока.

Поскольку вы используете источник напряжения, сторона 10 В резистора ДОЛЖНА быть 10 В, потому что вы подаете 10 В. Сторона 0 В резистора ДОЛЖНА быть 0 В, поскольку это точка отсчета для схемы.

Поскольку вы определили напряжение (10 В) и сопротивление (10 кОм), зависимой переменной является ток, как определено законом Ома (V = IR).

Перестроено, I (ток) = V/R Замена, I = 10/10000 Ответ I = 0,001 А или 1 мА

Теперь, если бы вы имели 2 резистора по 10 кОм последовательно, а затем применили 10 В, точка между двумя резисторами была бы 5 В, но сторона 10 В была бы 10 В, а сторона 0 В была бы 0 В, потому что так они были определены.

Все напряжение должно быть «израсходовано», когда вы используете источник напряжения. Это как спрыгнуть с кирпичной стены, скажем, на высоте 1 м от земли. Верх стены — 10 В, земля — 0 В, разница в высоте между ними — это то, что дает вам возможность прыгать (разница потенциалов). Движение от высокого к низкому — это текущий поток.

Что касается ардуино, это зависит от того, где вы измеряете напряжение. Если вы используете 2 контакта на самой плате, у нее может быть резистор, подключенный между контактом и землей, который защищает ее. Вот почему вы увидите 3 В, как 2 резистора выше.

Я до сих пор не понимаю, когда вы говорите, что это ДОЛЖНО быть xVolts. Почему, если я подключу светодиод, напряжение будет около 3 В? Это становится выше с большей нагрузкой? Это не имеет для меня никакого смысла
Где измеряете напряжение? На самом деле вы не увеличиваете нагрузку, последовательно добавляя дополнительные компоненты, вы ее уменьшаете. Увеличение сопротивления - уменьшение тока. Добавление диода (у светодиодов может быть падение до 2 В, хотя чаще встречается от 0,7 до 1,2) увеличивает кажущееся сопротивление.
Точно, вот чего я не понимаю. Если бы в цепи не было резистора, ток был бы огромным, но напряжение было бы... 10 В во всех точках между +V и GND, верно? Если я добавлю резистор, я ожидал, что ток будет небольшим, но напряжение останется на уровне 10 В во всех точках. Вот чего я не понимаю.
Если я измерю сопротивление от + 5 В Arduino до его контакта GND, я получу то, что ожидал, 4,89 В. Но если я измерю напряжение после резистора на том же выводе GND, я получу 0 В.
Напряжение не остается одинаковым по всей цепи; он падает после компонентов, которые его роняют. Ток остается одинаковым во всей цепи .
Давайте сначала воспользуемся комментарием об отсутствии резистора. Итак, мы устанавливаем R = 0. I = V/R. Я=10/0... !!! БОЛЬШОЙ нет нет. Я был бы бесконечен. На самом деле провод имеет некоторое сопротивление, поэтому источник питания будет ограничивать ток, а провод станет ДЕЙСТВИТЕЛЬНО горячим и в конечном итоге выйдет из строя. Поверь мне, я сделал это. В другом примере причина, по которой вы видите 0 В, заключается в том, что напряжение после резистора равно той же разности потенциалов, что и GND. Все это связано с сохранением энергии. Вы должны использовать все, что вы производите. Ознакомьтесь с законами Кирхгофа... utwired.engr.utexas.edu/rgd1/lesson03.cfm
Хорошо, это огромная разница с тем, что я узнал. Значит напряжение можно "использовать"? Я всегда считал, что сильный ток уменьшался после прохождения мимо резисторов и так далее.
Нет, ток сохраняется во всей цепи. То втекает, то вытекает. Но поскольку он входит и выходит из каждого устройства, чистый ток равен 0 А. То же самое и с напряжением, блок питания его создает, устройства его потребляют. Чистый V = 0.
@wingleader, я не уверен, какие учебные материалы вы использовали, но если они вас этому учили, выбросьте их и возьмите книгу Forest Mims или Art of Electronics. Что-то сбило вас с пути.
Еще один хороший ресурс — All About Circuits.