Das Kirchoffsche Spannungsgesetz wurde ohne Schaltungselemente angewendet

Stellen Sie sich eine 1,5-V-Batterie vor, bei der beide Anschlüsse sicher über eine Büroklammer verbunden sind.

Laut KVL muss die Summe der Spannungsabfälle in der Schaltung (Gesamtenergie, die über die Schaltungselemente abgegeben wird) gleich der Energie sein, die von der Versorgungsspannung bereitgestellt wird (nehmen Sie zum Beispiel die 1,5-V-AA-Batterie).

Wie interpretiert man KVL in diesem Fall? Ich kann die Spannungsabfälle über den Schaltungselementen nicht einfach addieren, weil es keine gibt. Ich weiß auch, dass 1,5 Volt über den Stromkreis abfallen müssen, es sei denn, KVL gilt nicht.

Was ich als Antwort am nächsten finden konnte, war Folgendes: Die Anwendung des Kirchhoff-Spannungsgesetzes auf einen Kurzschluss war jedoch nicht zufriedenstellend.

Ich vermute, dass der Draht selbst alle 1,5 V abfallen muss und dies durch Erwärmung tut, aber wer weiß, dass ich mich irren könnte. Vielleicht ist in diesem Setup die Batterie ein "Kurzschluss" und KVL gilt nicht?

Es gibt Idealschaltungen, bei denen KVL zu einem Widerspruch führt. Wenn beispielsweise eine ideale 1,5-V-Spannungsquelle und ein idealer Draht miteinander verbunden werden, ergibt KVL 1.5 v = 0 v und der Strom durch ist undefiniert ('unendlich').

Antworten (1)

Wie interpretiert man KVL in diesem Fall? Ich kann die Spannungsabfälle über den Schaltungselementen nicht einfach addieren, weil es keine gibt.

Nun, es gibt eine: Die Büroklammer.

Versuchen wir es mit dem Kirchhoffschen Spannungsgesetz:

v = 0 v Batterie v Büroklammer = e M F v = 0 v = e M F

Tatsächlich ist der Spannungsabfall gleich der Batteriepotentialdifferenz ( e M F ) muss in der Büroklammer passieren. (Eine kleine Menge geht jedoch intern in der Batterie durch den Innenwiderstand verloren und sollte auch in diese Gleichung aufgenommen werden.) Wenn es einen sehr kleinen Widerstand hat , wirkt es nur als ein sehr kleiner Widerstand . Das Ohmsche Gesetz sagt:

v = R ICH

Je kleiner der Widerstand, desto größer der Strom ICH das fließt. Das ist nicht so sehr ein Problem – das Problem ist vielmehr, dass Energiedissipation (Power P ) folgt dem Strom quadratisch :

P = R ICH 2

Ein linear wachsender Strom nach dem Ohmschen Gesetz verursacht eine quadratisch wachsende Leistung oder Energiedissipation. Ergebnis: Ein Leiter mit sehr kleinem Widerstand erfährt eine sehr hohe Energiedissipation. Das Material erwärmt sich ... und schmilzt.

Meine Vermutung ist, dass der Draht selbst alle 1,5 V abfallen muss und dies durch Erwärmung [...]

Exakt.

Vielleicht ist in diesem Setup die Batterie ein "Kurzschluss" und KVL gilt nicht?

Kurzschluss: richtig . KVL trifft nicht zu: falsch .

Ein "Kurzschluss" liegt nur dann vor, wenn Drähte mit einem Widerstand nahe Null die Anschlüsse direkt verbinden und brennen. Wie die Büroklammer. Bei einer Büroklammer mit ausreichend hohem Widerstand, um nicht zu schmelzen, würde dies nicht als Kurzschluss bezeichnet werden.

Eine Batterie hat auch einen gewissen Innenwiderstand , daher ist es nicht wahr, dass die gesamte Spannung über das Kabel abfällt.
@fibonatic Point genommen. Bearbeiten hinzugefügt
@Steeven Wenn du meiner Frage +1 geben könntest, würde ich mir das begehrte Abzeichen „Student“ verdienen!