Ström genom ett motstånd
On december 11, 2020 by adminMin fråga hänvisar till bilden nedan:
Från vad jag tidigare har tänkt, för att beräkna ström genom ett motstånd skulle du använda Ohms lag, vilket betyder du får spänningen över motståndet dividerat med motståndet hos motståndet.
Vanligtvis kan du räkna ut spänningen över ett motstånd med hjälp av potentialdelningsregeln, men i de fall som presenteras i bilderna är du givna spänningar på vardera sidan om motståndet.
Så min fråga är, varför subtraheras den lägre spänningen från den högre spänningen? Jag förstår att lägga till de två spänningarna skulle strida mot energibesparingen, men jag kan ”tänk på en logisk eller matematisk anledning till subtraktionen.
Kommentarer
- Re, " Att lägga till de två spänningarna skulle strida mot energibesparingen " Spänning är inte energi. Spänning är en potential : Skillnaden mellan spänningen vid två olika punkter i en krets är proportionell mot mängden energi som en elektron får från det elektriska fältet eller förlorar till det elektriska fältet när den rör sig från den peka på den andra. Det ' är precis som hur höjdskillnaden mellan två punkter är proportionell mot mängden energi som ett massivt objekt får från eller förlorar till gravitationen när du lyfter eller sänker det mellan de två punkterna.
- Okej det är vettigt, tack
Svar
$ V $ i ohms lag är skillnaden mellan potentialer, per definition. Nu, varför skulle lagen kräva subtraktion istället för att lägga till? Tänk dig att istället för spänning är din lag proportionell mot längden på något objekt. Om i ditt koordinatsystem har ena änden av objektet en koordinat $ x_1 $ och den andra änden en koordinat $ x_2 $ , längden skulle vara skillnaden mellan dem, att lägga till dem har ingen betydelse. Detsamma händer med spänningen. En specifik spänning är ett absolut mått relativt något koordinatens ursprung. Du vill ha skillnaden, som är oberoende av detta koordinatsystem.
Kommentarer
- Jag förstår, din längdanalogi gjorde det lätt att förstå, tack.
Svar
Så min fråga är, varför subtraheras den lägre spänningen från den högre spänningen?
$ V_A $ och $ V_B $ i ditt diagram representerar elektriska potentialer med avseende på någon referenspunkt i kretsen (som inte visas). Vid tillämpning av Ohms-lag $ V $ är potentialskillnaden mellan motståndets två terminaler.
I ditt första diagram är den elektriska potentialen $ V_A $ är tydligen större än $ V_B $ med avseende på den referensen. Skillnaden i potential över $ R_1 $ är därför $ V_ {A} -V_B $ , och nuvarande flöden i den visade riktningen.
I det andra diagrammet är situationen omvänd.
Hoppas det hjälper.
Svar
När jag var i skolan fick jag hela tiden veta att strömmen av el var som flödet av vatten i en flod. Spänning eller potentiell skillnad var som skillnaden i höjd mellan två delar av floden. Så det högsta vattenfallet i världen (kallat Angel Falls) skulle ha en stor potential eftersom skillnaden i höjd (Htop – Hbottom) är stor. Du gör subtraktionen för att hitta potentialskillnaden.
Detta betyder att när vattnet når botten av fallen har det tagit upp mycket kinetisk energi. Om en flod bara sjunker något är potentialskillnaden mindre och mindre kinetisk energi uppnås per vattenenhet. Så en stor trög flod kan bara ha en liten potentialskillnad. Detta är precis som spänningsskillnaden mellan de två sidorna av ett motstånd.
Med samma analogi är mängden vatten som rinner förbi en punkt i floden ett mått av strömmen. Angel Falls är lång men inte mycket vatten rinner nerför den så strömmen är liten. Themsen genom London är bred och djup. Även om den potentiella skillnaden inte är mycket från en punkt till en annan, rinner långsamt en hel del vatten. Strömmen är hög men potentialskillnaden är låg.
Hoppas att det är sammanhängande och ger någon form av mening!
Lämna ett svar