Как электроны узнают, какой путь выбрать в цепи?

Ток максимален через те сегменты цепи, которые имеют наименьшее сопротивление. Но откуда электроны заранее знают, какой путь будет меньше всего сопротивляться их дрейфу?

Ответы (4)

Это действительно то же самое, что и ответ Адама, но сформулировано иначе.

Предположим, у вас есть один провод, и вы подключаете его к аккумулятору. Электроны начинают течь, но при этом сопротивление их потоку (то есть сопротивление провода) создает разность потенциалов. Скорость потока электронов, то есть ток, увеличивается до тех пор, пока разность потенциалов не станет равной напряжению батареи, и в этот момент ток становится постоянным. Все это происходит примерно со скоростью света.

Теперь возьмем ваш пример, скажем, с двумя проводами (A и B) с разными сопротивлениями, подключенными между проводами - скажем, р А > р Б . Первые несколько электронов будут случайным образом распределены между двумя проводами, А и В, но поскольку провод А имеет большее сопротивление, разность потенциалов вдоль него будет нарастать быстрее. Электроны чувствуют эту разность потенциалов, поэтому через А проходит меньше электронов, а через провод В — больше. Как указано выше, это происходит чрезвычайно быстро.

Таким образом, электроны не знают заранее, какой путь имеет наименьшее сопротивление, и действительно, первые несколько электронов, которые потекут, выберут случайные пути. Однако, как только ток стабилизировался, поток электронов ограничивается электронами, текущими вперед, а они ограничиваются сопротивлением путей.

Чтобы провести аналогию, представьте, что из театра ведут две двери, одна маленькая и одна большая. Первый человек, который уйдет после шоу, выберет дверь наугад, но по мере роста очереди все больше людей выберут большую дверь, потому что очередь движется быстрее.

+1 аналогия с дверью, наверное, одна из лучших, что я слышал.
"сопротивление их потоку (т.е. сопротивление провода) порождает разность потенциалов" - Как? Эквивалентен ли он эффекту бутылочного горлышка, который вы используете в своей аналогии?

Они не делают. Электроны следуют по пути наименьшего сопротивления, как вода течет вниз по склону. Электроны не действуют коллективно, каждый отдельный электрон отталкивается от других электронов и направляется к положительным зарядам. Коллективный результат хорошо описывается утверждением, что они идут по пути наименьшего сопротивления.

Вода течет по обоим путям. Когда он достигает плотины, он заполняет ее. Пока воды, поступающей в плотину, больше, чем вытекающей из нее, уровень будет повышаться. Нет, вода не «счастливее» (думаю, это проблема перевода). Вода идет туда, куда идет вода, и она идет туда из-за действующих на нее сил; то же самое верно и для электричества.
@SwapnanilSaha Вода не течет вниз по холму только потому, что ее дно ниже, она течет вниз, потому что холм наклонен в месте расположения молекул воды.
@AdamRedwine: я вполне уверен в своем переводе и думаю, что вы не уделяете должного внимания эмоциям природы.
@ Дартфетт: Извините, не могу вас понять.
Я думаю, что это плохая аналогия, если только вы не представляете, что вода течет внутри труб. Закупорка в трубе вызовет более высокое давление вверх, и поэтому вода в нее не поступает.
@ Натаниэль, да, вода внутри труб - более подходящая аналогия электричества в проводах. Ответ Джона делает это более ясным.
@SwapnanilSaha, если вы думаете, что вода «счастливее», пусть будет так, но такие соображения не уведут вас далеко в точных науках. Физики говорят, что камень падает из-за законов термодинамики и гравитации, а не потому, что на земле ему было бы легче.

Электроны идут туда, куда их толкает или притягивает электрическое поле. Так они «знают», куда идти. В сопротивлении дрейф электронов замедляется, поэтому электроны имеют тенденцию накапливаться перед ним. Это создает отталкивающее поле и отталкивает электроны к другому проводящему каналу.

Сигнал НЕ идет по пути наименьшего сопротивления.

Это утверждение подразумевает, что существует несколько возможных путей.

Сигнал в каждый момент времени «видит» ОДНУ цепь, которая может зависеть от того, является ли сигнал постоянным (DC) или переменным (AC).

Как электроны узнают, какой путь выбрать в цепи?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v