Применение закона Ома к одиночному резистору и к последовательной цепи

Для любого данного резистора, следующего закону Ома, скажем, углеродного резистора, его сопротивление не зависит от значения тока и напряжения.

Однако, скажем, у нас есть резистор на 5 Ом в цепи с батареей на 10 В. В идеале потенциал 10 В должен полностью сбрасываться на резистор. Этот потенциал в 10 В представляет собой работу, которую необходимо выполнить для перемещения заряда в 1 Кл по цепи согласно определению потенциала.

Но, если, скажем, я подключил еще один резистор на 5 Ом последовательно с этим, падение на каждом резисторе уменьшилось бы до 5 В. Как возможно, что при заданном сопротивлении, значение которого не меняется (при относительно малых значениях тока), изменяется работа, затрачиваемая на перемещение единичного положительного заряда? Ведь сопротивление является препятствием для тока и, следовательно, энергия, необходимая для преодоления этого сопротивления при данном количестве заряда, всегда должна быть фиксированной?

Какой аспект этого рассуждения неверен? Единственное, что я мог бы предположить, это то, что мы имеем дело с потенциальной энергией, а не с потенциальной, поскольку это привело бы к тому, что из-за переменного тока, ведущего к уменьшенному количеству заряда и, следовательно, к уменьшению потенциальной энергии. Но я почти уверен, что это противоречит определению.

Ответы (1)

Если вы соедините два резистора по 5 Ом последовательно, то протекающий ток будет вдвое меньше, чем с одним резистором.

При половинном токе требуется в два раза больше времени, чтобы пройти 1 Кл по цепи, то есть чтобы батарея израсходовала 10 Дж энергии через резисторы. Аккумулятор работает на половинной мощности, мощность = скорость выполнения работы.

Каждый резистор рассеивал 5Дж, то есть требовалось 5В, чтобы протолкнуть через них 1С при меньшем токе.

Какой фактор отвечает за более низкое требуемое напряжение? Большее время релаксации? Или просто меньшее количество эффективных столкновений?
Назначить «причину» достаточно сложно, постарайтесь не зацикливаться на ней. Ток вызывает напряжение или наоборот? Дело в том, что оба они являются параметрами одного и того же взаимодействия, рассеяния энергии, которая была в аккумуляторе, в резистор. Определение напряжения, которое вы цитируете, это просто определение, а не модель. Основным фактором, ответственным за более низкое напряжение, является то, что вы решили поставить второй резистор последовательно с первым и подключить оба к исходной батарее, поэтому на каждом из них было половина напряжения на нем. Установите экспериментальные условия, посмотрите, что произойдет.