Strom durch einen Widerstand
On Dezember 11, 2020 by adminMeine Frage bezieht sich auf das folgende Bild:
Um den Strom durch einen Widerstand zu berechnen, würden Sie nach dem, was ich zuvor gedacht habe, das Ohmsche Gesetz verwenden Sie erhalten die Spannung über dem Widerstand geteilt durch den Widerstand des Widerstands.
Normalerweise können Sie die Spannung über einem Widerstand mithilfe der Potentialteilerregel berechnen, aber in den in den Bildern dargestellten Fällen sind Sie es gegebene Spannungen auf beiden Seiten des Widerstands.
Meine Frage ist also, warum die niedrigere Spannung von der höheren Spannung abgezogen wird. Ich verstehe, dass das Addieren der beiden Spannungen gegen die Energieeinsparung verstoßen würde, aber ich kann Ich denke nicht an einen logischen oder mathematischen Grund für die Subtraktion.
Kommentare
- Re, " Das Hinzufügen der beiden Spannungen würde der Energieerhaltung entgegenstehen " Spannung ist keine Energie. Spannung ist ein Potential : Die Differenz zwischen der Spannung an zwei verschiedenen Punkten in einem Stromkreis ist proportional zu der Energiemenge, die ein Elektron aus dem elektrischen Feld gewinnt oder an das elektrische Feld verliert, wenn es sich von dem einen bewegt zeige auf den anderen. ' ist genau so, wie der Höhenunterschied zwischen zwei Punkten proportional zur Energiemenge ist, die ein massives Objekt aus dem Schwerkraftfeld gewinnt oder an dieses verliert, wenn Sie es anheben oder absenken zwischen den beiden Punkten.
- Ok, das macht Sinn, danke
Antwort
$ V $ im Ohmschen Gesetz ist per Definition der Unterschied zwischen Potentialen. Warum sollte das Gesetz nun Subtraktion statt Addition verlangen? Stellen Sie sich vor, anstelle von Spannung ist Ihr Gesetz proportional zur Länge eines Objekts. Wenn in Ihrem Koordinatensystem ein Ende des Objekts eine Koordinate $ x_1 $ und das andere Ende eine Koordinate $ x_2 hat $ , die Länge wäre der Unterschied zwischen ihnen, das Hinzufügen hat keine Bedeutung. Das gleiche passiert mit der Spannung. Eine bestimmte Spannung ist ein absolutes Maß für einen Koordinatenursprung. Sie wollen den Unterschied, der unabhängig von diesem Koordinatensystem ist.
Kommentare
- Ich sehe, Ihre Längenanalogie hat es leicht verständlich gemacht, danke.
Antwort
Meine Frage ist also, warum die niedrigere Spannung von der höheren Spannung abgezogen wird.
$ V_A $ und $ V_B $ Stellen Sie in Ihrem Diagramm elektrische Potentiale in Bezug auf einen Referenzpunkt in der Schaltung dar (der nicht gezeigt ist). Bei Anwendung des Ohmschen Gesetzes ist $ V $ die Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands.
In Ihrem ersten Diagramm ist das elektrische Potential $ V_A $ ist in Bezug auf diese Referenz anscheinend größer als $ V_B $ . Der Potentialunterschied zwischen $ R_1 $ beträgt daher $ V_ {A} -V_B $ und die Stromflüsse in die gezeigte Richtung.
Im zweiten Diagramm ist die Situation umgekehrt.
Ich hoffe, dies hilft.
Antwort
Als ich in der Schule war, wurde mir ständig gesagt, dass der Stromfluss dem Wasserfluss in einem Fluss gleicht. Die Spannung oder der Potentialunterschied war wie der Höhenunterschied zwischen zwei Teilen des Flusses. Der höchste Wasserfall der Welt (Angel Falls genannt) hätte also ein großes Potenzial, da der Unterschied in der Höhe (Htop – Hbottom) ist groß. Sie führen die Subtraktion durch, um die Potentialdifferenz zu ermitteln.
Dies bedeutet, dass das Wasser bis zum Erreichen des Grundes der Wasserfälle viel kinetische Energie aufgenommen hat. Wenn ein Fluss nur geringfügig abfällt, ist die Potentialdifferenz geringer und es wird weniger kinetische Energie pro Wassereinheit gewonnen. Ein großer träger Fluss kann also nur einen geringen Potentialunterschied aufweisen. Dies entspricht genau der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Seiten eines Widerstands.
Mit derselben Analogie ist die Menge Wasser, die an einem Punkt im Fluss vorbeifließt, ein Maß des Stroms. Die Angel Falls sind groß, aber es fließt nicht viel Wasser hinunter, so dass die Strömung gering ist. Die Themse durch London ist breit und tief. Obwohl die Potentialdifferenz von einem Punkt zum anderen nicht groß ist, fließt langsam eine Menge Wasser. Der Strom ist hoch, aber die Potentialdifferenz ist gering.
Ich hoffe, das ist kohärent und macht irgendwie Sinn!
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