Anwendung des Ohmschen Gesetzes auf einen einzelnen Widerstand und auf eine Reihenschaltung

Für jeden gegebenen Widerstand nach dem Ohmschen Gesetz, sagen wir einen Kohlenstoffwiderstand, ist sein Widerstand unabhängig vom Wert von Strom und Spannung.

Angenommen, wir hätten einen 5-Ohm-Widerstand in einem Stromkreis mit einer 10-V-Batterie. Idealerweise würde das 10-V-Potential vollständig über dem Widerstand abfallen. Dieses 10-V-Potential ist die Arbeit, die geleistet werden müsste, um eine 1C-Ladung durch die Schaltung durch die Definition des Potentials zu bewegen.

Aber wenn ich beispielsweise einen weiteren 5-Ohm-Widerstand damit in Reihe schalte, würde sich der Abfall an jedem Widerstand auf 5 V verringern. Wie ist es möglich, dass sich bei einem gegebenen Widerstand, dessen Wert sich nicht ändert (bei relativ niedrigen Stromwerten), die Arbeit ändert, die zum Bewegen einer Einheit positiver Ladung geleistet wird? Schließlich ist der Widerstand das Hindernis, das dem Stromfluss entgegengebracht wird, und daher sollte die Energie, die erforderlich ist, um diesen Widerstand für eine bestimmte Ladungsmenge zu überwinden, immer festgelegt sein?

Welcher Aspekt dieser Argumentation ist falsch? Das einzige, woran ich denken könnte, wäre, dass wir es mit potentieller Energie anstelle von potentieller Energie zu tun haben, da dies dazu führen würde, dass aufgrund unterschiedlicher Ströme zu einer verringerten Ladungsmenge und damit zu einer verringerten potentiellen Energie führt. Aber ich bin mir ziemlich sicher, dass das gegen die Definition verstößt.

Antworten (1)

Wenn Sie zwei 5-Ohm-Widerstände in Reihe schalten, ist der fließende Strom nur halb so hoch wie bei einem einzelnen Widerstand.

Mit der Hälfte des Stroms dauert es doppelt so lange, 1 C durch den Stromkreis zu bewegen, dh die Batterie 10 J Energie durch die Widerstände verbrauchen zu lassen. Die Batterie arbeitet mit halber Leistung, Leistung = Arbeitsgeschwindigkeit.

Jeder Widerstand verbrauchte 5 J, d. h. 5 V waren erforderlich, um 1 C bei niedrigerem Strom durch sie zu schieben.

Welcher Faktor ist für die niedrigere benötigte Spannung verantwortlich? Höhere Entspannungszeit? Oder nur eine geringere Anzahl effektiver Kollisionen?
Es ist ziemlich schwierig, eine „Ursache“ zuzuordnen, versuchen Sie, sich nicht daran zu verzetteln. Verursacht der Strom die Spannung oder umgekehrt? Der Punkt ist, dass sie beide Parameter derselben Wechselwirkung sind, der Energiedissipation, die in der Batterie war, in den Widerstand. Die von Ihnen zitierte Definition der Spannung ist genau das, eine Definition, kein Modell. Der Hauptfaktor, der für die niedrigere Spannung verantwortlich ist, ist, dass Sie einen zweiten Widerstand in Reihe mit dem ersten geschaltet und beide an die Originalbatterie angeschlossen haben, sodass jeder mit der halben Spannung endete. Stellen Sie experimentelle Bedingungen ein und sehen Sie, was passiert.