Недавно я начал с концепции мощности, обеспечиваемой аккумулятором при перемещении заряда из одной точки провода в другую. NCERT говорит, что
«Если бы заряды двигались в проводнике без столкновений, то работа, совершаемая полем, равнялась бы изменению кинетической энергии зарядов, и, следовательно, они ускорялись бы в сторону низкого потенциала».
Теперь, что я чувствую в этом случае, так это то, что если мы предположим нулевое сопротивление и если сопротивление должно было присутствовать (в результате столкновений с тяжелыми фиксированными положительными ионами), то термодинамически скорость каждого заряда имеет равную вероятность измениться в любом направлении после столкновения, следовательно мы говорим, что из-за разности потенциалов (постоянной) электроны как система дрейфуют с «постоянной» скоростью, и поэтому проделанная работа равна потере энергии при столкновениях. Но почему тогда мы берем PD=0 в проводе, предполагая . Не будут ли здесь ускоряться электроны?
Сопротивление имеет очень специфическое значение для электрического устройства. Это определяется
Утверждение, что подразумевает, что основывается на негласном предположении, что остается конечным. Это предположение основано на поведении любого реального источника питания, к которому подключено устройство.
Так становится .
Таким образом приближается к нулю, приближается к нулю.
Но почему тогда мы берем PD=0 в проводе, предполагая . Не будут ли здесь ускоряться электроны?
Они ускоряли бы ускорение в проводе, если бы последовательно с проводом не было другого сопротивления. Если последовательно с проводом есть сопротивление, это сопротивление управляет током и предотвращает ускорение электронов. Поскольку провод без сопротивления соединен последовательно с резистором, ток в проводе также постоянен.
Разность потенциалов, , между двумя точками определяется как работа на единицу заряда, необходимая для перемещения заряда между точками. Поскольку для перемещения заряда между любыми двумя точками провода с нулевым сопротивлением не требуется никакой работы, разность потенциалов между любыми двумя точками провода равна нулю.
Может помочь механическая аналогия с трением.
Представьте, что вы толкаете коробку с постоянной скоростью с постоянной силой на расстояние на полу, имеющем трение.
Коробка аналогична электрическому заряду, движущиеся с постоянной скоростью (аналогично постоянному току).
Пол с трением аналогичен сопротивлению
Сила, которую вы прикладываете к ящику, аналогична силе, прикладываемой электрическим полем.
Работа, которую вы выполняете, перемещая коробку на расстояние аналогична работе, совершаемой электрическим полем, перемещающему заряд через резистор, .
Работа, которую вы совершаете на единицу массы расстояния аналогична работе, совершаемой на единицу заряда полем через резистор, а именно напряжением .
Равная отрицательная работа, совершаемая кинетическим трением, которое рассеивает тепло в полу, аналогична отрицательной работе, совершаемой резистором из-за столкновений. Столкновения рассеивают энергию, обеспечиваемую полем, в виде резистивного нагрева.
А теперь представьте, что после толкания ящика расстояние пол становится гладким. Это аналогично соединению провода с нулевым сопротивлением последовательно с резистором. Вам (электрическому полю) больше не нужно совершать работу, чтобы держать коробку (заряд) в движении с постоянной скоростью (постоянный ток), поскольку больше не нужно преодолевать трение (сопротивление). Поскольку для перемещения заряда по проводу с нулевым сопротивлением не требуется никакой работы, разность потенциалов между любыми двумя точками провода равна нулю.
Надеюсь это поможет.
При решении задачи о цепи принятие разности потенциалов на проводе равной нулю является удобным приближением, которое предполагает, что сопротивление провода намного ниже, чем другие сопротивления в цепи. Если провод длинный, необходимо учитывать его сопротивление.
Дэвид Йонссон