Ich verstehe nicht, was wir wirklich mit Spannungsabfall meinen

Vielleicht kann ich verdeutlichen, worauf ich mit der berühmten Wasserrad-Analogie hinaus will

Vor 99 Jahren veröffentlichte Nehemiah Hawkins eine meiner Meinung nach geringfügig bessere Analogie:

Abb. 38. — Hydrostatische Analogie des Potentialabfalls in einem Stromkreis.

Erläuterung des obigen Diagramms

• In diesem Diagramm pumpt eine Pumpe unten in der Mitte Wasser von rechts nach links.
• Das Wasser zirkuliert durch das obere horizontale Rohr, das mit ab gekennzeichnet ist, zurück zum Start
• Die Wasserhöhe in den vertikalen Spalten C, m', n', o', D gibt den Druck an den Punkten a, m, n, o, b an
• Der Druck fällt von a nach b aufgrund des Widerstands des schmalen Rückwegs
• Der Druckunterschied zwischen a und b ist proportional zum Höhenunterschied zwischen C und D

Analogie

• Pumpe = Batterie
• Wasser = Elektrische Ladungsträger
• Druck = Spannung
• Vertikale Rohre = Voltmeter
• Rohr ab = Widerstand (oder Reihe von vier Widerständen)

Notiz

• Ein "Teilchen" Wasser bei a hat eine höhere potentielle Energie als bei b .

Es gibt einen Druckabfall über einem "Widerstandsrohr".

Spannung (elektrisches Potential) ist ungefähr analog zum Wasserdruck (hydrostatisches Potential).

Wenn Sie ein kleines Loch an den Punkten a, m, n, o, b in der Röhre öffnen und Ihren Finger gegen das Loch halten könnten, könnten Sie spüren, dass der Druck an diesen Punkten anders ist.

Das Potential an einem bestimmten Punkt ist die Menge an potentieller Energie eines "Teilchens" an diesem Punkt.

Es wäre hilfreich, wenn jemand klären könnte, auf welche konkrete, empirische Weise wir sehen oder messen könnten, dass ein Energieaufwand stattgefunden hat, indem ein Punkt auf der Schaltung vor dem Widerstand und ein Punkt auf der Schaltung nach dem Widerstand verglichen wird.

1. Kaufen Sie einen 330-Ohm-1/4-Watt-Widerstand und eine 9-V-PP3-Batterie
2. Legen Sie den Widerstand über die Batterieklemmen
3. Legen Sie Ihren Finger auf den Widerstand.
4. Warte ab.

"Spannung" ist die Kraft, die durch das Ungleichgewicht der Ladung verursacht wird und bewirkt, dass Elektronen unter Druck von einem negativ geladenen Anschluss zu einem positiv geladenen Anschluss wandern.

Nein, Spannung ist keine Kraft. Spannung ist eine Differenz der potentiellen Energie pro Ladungseinheit. Genauer gesagt: elektrisches Potential ist die potentielle Energie pro Ladungseinheit (ebenso wie$gh$ist die Gravitationspotentialenergie pro Masseneinheit), und eine Spannung (auch als Spannungsdifferenz oder Spannungsabfall bezeichnet) ist eine Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten.

Der tatsächliche Wert des elektrischen Potentials an irgendeinem Punkt hat keine physikalische Bedeutung; nur ihre Differenz zum elektrischen Potential an anderer Stelle, also die Spannung, ist aussagekräftig bzw. messbar. Das bedeutet, dass die gesamte Idee der Spannung von Natur aus an die Wahl von zwei Punkten gebunden ist. Es gibt keine Messung, die Sie nur an einem einzigen Punkt durchführen können, die Ihnen irgendetwas über Spannung oder elektrisches Potenzial sagt. Wenn Sie jedoch zwei Punkte haben, können Sie die Spannung zwischen ihnen bestimmen, indem Sie eine Einheitsladung von einem Punkt zum anderen schieben und messen, wie viel Arbeit es nimmt (oder gibt). So können wir Spannungen in einem Stromkreis mit Widerstandselementen herstellen: Bewegen Sie eine Ladung durch den Stromkreis von einem Punkt zum anderen und sehen Sie, wie viel Energie aufgewendet werden muss, um sie dorthin zu bringen.

Der Grund, warum Energie verbraucht wird, ist grundsätzlich kompliziert und hat mit quantenmechanischen Effekten zu tun, aber als grobes klassisches Modell könnte man sagen, dass die Elektronen Energie verlieren, wenn sie mit den Atomen und Molekülen des Widerstandsmaterials kollidieren, und Sie müssen Energie einbringen genug Energie, um diese Verluste auszugleichen.

Die Spannung (Joule pro Coulomb) ist ein Maß für die elektrische potentielle Energie, die durch eine positive Testladung gewonnen wird, oder die Arbeit, die beim Bewegen einer positiven Testladung von unendlich zu einem Punkt in einem positiven elektrischen Feld verrichtet wird. Diese gewonnene Energie ist auf die konservative elektrostatische Kraft zwischen den Ladungen zurückzuführen. Wenn eine Ladung an Potential gewinnt, arbeitet sie natürlich gleich ihrer gewonnenen Energie, um ihre neutrale Position wiederherzustellen, nach dieser Definition unendlich.

Die Potentialdifferenz ist ein Maß für die Spannung zwischen zwei Punkten in einem elektrischen Feld. Die Potentialdifferenz ist ein Potential relativ zu einem festen Punkt in einem elektrischen Feld anstelle von unendlich. Die Potentialdifferenz sollte nicht mit der Ladungsdifferenz zwischen zwei Anschlüssen verwechselt werden. Die Differenz verursacht eine Spannung (Energie, die durch eine Testladung in einem elektrischen Feld gewonnen wird). Wenn es keinen Ladungsunterschied gibt, kann kein Feld aufgebaut werden und daher gibt es kein Potenzial.

In einem Stromkreis stellt eine Batterie den Potentialunterschied zwischen zwei Anschlüssen bereit, indem sie gegen das elektrische Feld arbeitet, um den Elektronen potentielle Energie zu geben. Sobald diese Ladungen diese potentielle Energie erhalten haben, arbeiten sie natürlich daran, in ihre neutralen Positionen zu gelangen, indem sie diese potentielle Energie in kinetische Energie umwandeln, die Strom durch den Stromkreis treibt. Da sich die Elektronen jedoch durch ein Medium bewegen, verlieren sie einen Teil dieser Energie als Wärme aufgrund von Kollisionen mit Atomen oder Molekülen. Ein Maß für die zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis verlorene/aufgewendete Energie wird als Potentialabfall bezeichnet. Der Potentialabfall nimmt mit dem Widerstand zu.

Aufgrund des Energieerhaltungssatzes muss die Summe aller Spannungsabfälle gleich der angelegten Spannung sein, wie es das zweite Kirchoffsche Gesetz vorschreibt. Daher tritt an einer Last in einem Stromkreis ein größerer Spannungsabfall auf, wenn der Gesamtwiderstand des Stromkreises niedriger ist.

Ich bin kein Physiker, eher ein einfacher Ingenieurstudent, und ich glaube, Ihre Verwirrung hat mich auch verwirrt. Das ist großartig, denn es hat mich dazu gebracht, selbst nach Antworten zu suchen. Dies ist nur meine persönliche Vermutung (obwohl sie auf Tatsachen basiert), aber sie ergibt für mich sehr viel Sinn, und ich hoffe, sie macht auch für Sie Sinn.

Geduld mit mir, wenn dies eine lange Antwort ist.

Zunächst einmal, wenn wir von der unterschiedlichen Elektronenmenge kurz vor und kurz nach einem Widerstand sprechen, haben Sie Recht: Es gibt grundsätzlich keinen Unterschied in der Anzahl der Elektronen. Wir wissen das, weil alle Elektronen (Strom), die hereinkommen, gleich der Anzahl der Elektronen (Strom) sein müssen, die herauskommen. Dies ist eines der Kirchoffschen Gesetze. Außerdem wissen wir, dass Materie nicht einfach verschwindet und auch nicht in Energie umgewandelt wird.

Natürlich sagt uns das zweite der Kirchhoffschen Gesetze, dass die Summe aller Spannungen in einem Stromkreis Null sein muss (in einem einfachen Stromkreis ist also die Anfangsspannung von der Batterie minus aller Spannungsabfälle von allen Widerständen Null). Das sagt uns, dass in diesen Widerständen bereits etwas passieren muss, das nichts mit der Batterie zu tun hat. Das ist also ein guter Anfang.

Dann sollten wir auch verstehen, dass Strom und Spannung nicht dasselbe sind. Das heißt, wenn bereits ein Strom fließt, hat dieser Strom keine eigene Spannung. Möglicherweise benötigen Sie Spannung, um den Stromfluss anzukurbeln, aber sobald er bereits fließt, existiert der Strom als Springen eines Elektrons über Ionen, und jedes Elektron ist nur ein einzelner Punkt – es hat keine Spannung, weil es nur ein Punkt ist . Noch wichtiger ist, dass der Strom gleichmäßig fließt, sodass beim Fließen keine Spannung erzeugt wird. Ob kurz vor oder kurz nach dem Widerstand, der Strom ist dort gleich und erzeugt keine Spannung.

Hier ist eine Zeichnung, die ich für dich gemacht habe:

Ich habe es so gezeichnet, wie es wirklich ist, gegen die Konvention. Beachten Sie, dass trotz einer bereits bestehenden Spannungsdifferenz zwischen den beiden Batterien die Verteilung der Elektronen gleichmäßig ist. Wenn Sie also versuchen, eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Elektron und dem vierten Elektron zu nehmen, erhalten Sie eine Spannungsdifferenz von Null, selbst wenn sie fließen , da ihre Verteilung weiterhin gleichmäßig ist. Dies ist meiner Meinung nach das Äquivalent zur Messung der Spannung an einem Draht ohne Widerstand.

Da ich denke, dass es nützlich sein wird, zu analysieren, was über den Widerstand passiert, möchte ich darauf hinweisen, dass die Batterie die anfängliche Spannungsquelle ist. Es ist so gemacht, dass ein Ende viel elektronegativer ist als das andere und dass ein Pol einen großen Vorrat an Elektronen hat, während der andere ein großes Defizit hat. Wenn Sie also die beiden Enden miteinander verbinden, fließen die Elektronen vom weniger elektronegativen Ende (mit mehr Elektronen) zum stärker elektronegativen Ende (mit weniger Elektronen). Dabei gleicht sich die Elektronendifferenz von Pol zu Pol aus. Darüber hinaus sorgen die chemischen Reaktionen im Inneren der Batterie dafür, dass die Pole (Anode für Minuspol, Kathode für Pluspol) sowohl Kathode als auch Anode abbauen – es sei denn, es handelt sich um eine wiederaufladbare Batterie, in diesem Fall ist diese Reaktion reversibel.

Aber das erklärt nicht ganz, warum es einen Spannungsabfall über der Last gibt. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Polen besteht, sollte dann nicht im gesamten Stromkreis die gleiche Spannungsdifferenz bestehen? Die Antwort scheint ja zu sein ... aber nur, wenn keine Last vorhanden ist.

Also müssen wir zurückgehen und fragen, was ist ein Spannungsabfall und woher kommt er?

Ich denke, Ihre Frage ist wirklich, was passiert mit der Energie auf molekularer Ebene? Es verschwindet nicht einfach. Wenn die Spannung abfällt, was bedeutet das? Wenn die gleiche Menge Elektronen in den Widerstand eindringt und ihn wieder verlässt, bleibt ihre Energie dann nicht gleich?

Erstens wissen wir, dass das Voltmeter uns sagt, dass keine Spannung vorhanden ist, wenn ihre Energien gleich sind. Wir wissen auch, dass es keinen Unterschied zwischen den beiden Punkten gibt, wenn ihre Energien gleich sind. Und schließlich, wenn ihre Energien gleich sind, wissen wir, dass keine Energie verloren gegangen ist und daher keine Arbeit aus dem System genommen wurde.

Aber wir wissen , dass dem System Arbeit genommen wurde, und wir können sehen, dass das Voltmeter uns einen Messwert anzeigt. Aber wenn die Anzahl der Elektronen über dem Widerstand gleich ist, dann muss Energie verloren gehen. Aber woher kam diese Energie?

Wir gehen zurück zu der Spannung – es ist die Energiemenge pro Ladungseinheit. Eine Ladungseinheit ist das Elektron. Die Spannung ist also nur das Maß dafür, wie viel Energie jedes Elektron trägt. Es gibt zwei getrennte Energien im Elektron – seine Ruheenergie und seine Impulsenergie. Seine Ruheenergie ist konstant, aber seine Impulsenergie ist es definitiv nicht.

Ein Elektron trägt Energie durch sein Orbital und seine Hülle. Das heißt, je mehr Energie ein Elektron hat, desto höher dringt es in seine Hülle ein. Ich denke, das liegt daran, dass es mehr kinetische Energie hat und sich daher schneller bewegt. Eine schnellere Bewegung bewirkt, dass es ein größeres Volumen einnimmt, und damit der Kern das Elektron halten kann, muss es mehr Zug geben, um es an Ort und Stelle zu halten. Ich stelle mir vor, es ist wie die Umlaufbahn eines Planeten um die Sonne, wobei breitere Umlaufbahnen mehr Gesamtenergie im System bedeuten. Die Orbitale werden (ich vermute, aber ziemlich sicher) durch die diskrete Natur der Energie verursacht - Photonen sind die irreduzibelste Form von Energie, daher kann ein Elektron nur um diskrete Beträge zwischen Orbitalen springen.

Innerhalb der Batterie spüren die Elektronen also eine Potentialdifferenz zwischen den verschiedenen Polen der Batterie. Diese Potentialdifferenz überträgt Energie auf das Elektron, wodurch es auf eine höhere Umlaufbahn springt. Es wandert dann durch die Atome im Draht, bis es den Widerstand erreicht.

Im Widerstand wird dem Elektron Energie entzogen. Das Elektron springt auf ein kleineres Orbital und setzt dabei ein Photon frei. Diese Freisetzung eines Photons bedeutet, dass es Energie abgegeben hat. Das Photon, das Energie hat, wird in Arbeit und Abfall umgewandelt.

Die Elektronen, die jetzt ein kleineres Orbital einnehmen, verlassen den Widerstand mit weniger Energie. Da ihre Energie kleiner ist, sinkt ihre Spannung. Und das ist, denke ich, der Grund, warum es Spannungsabfall genannt wird .

Diese Antwort wirft jedoch die Frage auf: Wie erkennt ein Voltmeter diesen Spannungsabfall, wenn er in den Orbitalhüllen eines Atoms auftritt? Und die Antwort ist interessant: tut es nicht. Zumindest nicht direkt.

Soweit ich lesen kann, messen Voltmeter die Auslenkung eines Zeigers gegen eine Feder. Der Zeiger wiederum wird durch die Abstoßungskräfte der Elektronen auf einem schwenkbaren Rad im Inneren des Voltmeters bewegt. Und die Abstoßungskräfte sind natürlich direkt proportional zur Energiemenge innerhalb der Elektronen. Da wir die Energiegleichungen kennen, ist all dies kalibriert. Was das Voltmeter eigentlich misst, ist nicht die Spannung selbst, sondern die Kraft, die die Spannungsdifferenz auf den Zeiger des Voltmeters ausübt.

Zur Funktionsweise des Voltmeters kann ich nicht viel mehr sagen. Ich bin mir ehrlich gesagt nicht so sicher, ob das stimmt, aber ich weiß, dass der bewegte Strom mit einer bestimmten Spannung irgendwie funktionieren muss, wie ich gerade gesagt habe.

Wenn das Elektron nach Hause zur Kathode zurückkehrt (weil wir an die tatsächliche Bewegung der Elektronen denken und nicht an die Bewegung der herkömmlichen Elektronenlöcher), ist seine Spannung nicht Null, sondern gleich der Energie pro Elektron in der Kathode. Das Kirchoffsche Gesetz sagt uns, dass bei jeder Last die Spannungsdifferenz aufgrund des Spannungsabfalls abnimmt. Da die Elektronen in der Kathode immer noch Energie haben, bedeutet dies nicht, dass die Spannung dort Null ist (was dazu führt, dass Elektronen keine Energie haben, was sie intuitiv dazu bringt, keinen Impuls zu haben, was nicht wahr sein kann). Es bedeutet nur, dass die Energie, wenn das Elektron zurückkommt, jetzt die gleiche ist wie die Energie an der Kathode, also gibt es keine Potentialdifferenz mehr und die Reise des Elektrons stoppt.

Wenn ich hier irgendwelche offensichtlichen Fehler gemacht habe (und das muss ich haben, da ich das meiste davon rate und versuche, einen Sinn aus dem zu machen, was ich weiß), können Sie mich gerne bearbeiten. Und wenn ich etwas falsch erklärt habe, weisen Sie bitte in einem Kommentar darauf hin, damit ich und alle anderen sehen können, wo es falsch ist und warum. Vielen Dank!

BEARBEITEN: Mir ist klar, dass ich die Spannung hier auf zwei Arten verwendet habe: die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten und die Energie pro Ladungseinheit. Bei einer Definition müssen zwei Punkte definiert werden, bei einer nur ein Punkt.

Ich denke, wir können das in Einklang bringen, indem wir uns vorstellen, dass überall die gleiche Spannung anliegt. Jedes Elektron hat genau die gleiche Energiemenge. In einem solchen Fall gibt es keine Spannungsdifferenz. Es gibt keine Potentialdifferenz, was bedeutet, dass es keinen Gradienten gibt, der die Elektronen dazu bringt, sich zu bewegen.

Ich denke, ich sage also, Spannung kann eine Punktgröße sein, während die Potentialdifferenz oder Spannungsdifferenz die Definition von zwei Punkten erfordert. Dies stimmt sicherlich mit den Definitionen der Spannung überein (und wie ich mich im Unterricht erinnere, ist die Spannung selbst ein Skalar, sodass nur sie selbst definiert werden muss, kein weiterer Punkt; der Gradient oder die Differenz erfordert einen weiteren Punkt).

Spannung ist ein elektrisches Potential (relativ zu einem willkürlichen Wert namens "Masse").

Was es bedeutet, ist, wenn ich ein Elektron von der Erde nehme und es zu einem Punkt mit Spannung bewege$V$es erfordert, dass ich arbeite$W = V e$(hier$e$ist die Größe der Ladung auf dem Elektron), weil es eine Kraft gab$\vec{F} = q\vec{E}$aufgrund des elektrischen Feldes,$\vec{E}$entlang Weg und$W = \int \vec{F} \cdot d\vec{s}$, umgekehrt das Elektron von einem Potentialpunkt wegbewegen$V$zu einem Punkt auf Erdpotential erhält die gleiche Energiemenge zurück.

Dies ist genau wie die potentielle Gravitationsenergie der Masse$m$relativ seine Position auf dem Boden.$V$ist analog zu$gh$in der einführenden Mechanik (wo die Arbeit des Anhebens der Masse ist$W = mgh$und die Kraft ist$F_g = -mg\hat{z}$).

Das ist zu beachten$V$ist eine Eigenschaft einer bestimmten Position zu einem bestimmten Zeitpunkt, und wenn Sie zwei Punkte entlang eines Stromkreises betrachten und feststellen, dass der "weiter entfernte" ein niedrigeres Potenzial hat, können Sie sagen, dass das Potenzial "abgefallen" ist$V_1 - V_2$zwischen Punkt 1 und 2.

Das ist die ganze Bedeutung von "Spannungsabfall", aber es erklärt nicht die mikroskopische Physik, die für die Änderung verantwortlich ist. Wie viele andere Dinge in der Physik ist es einfacher, die Physik in den Griff zu bekommen, wenn Sie sich bereit erklären, die Bedeutung der Symbole und des Vokabulars zu akzeptieren, bevor Sie beginnen. Wenn Ihr Verständnis reift, wird klar, dass Definitionen intern konsistent und nützlich sind, um Berechnungen durchzuführen.

Ich denke, worauf Sie hinauswollen, ist eine Frage nach der Energie, die mit den Zuständen der Elektronenhülle eines Materials vor und nach einem Widerstand verbunden ist. In diesem Sinne kann man sich also eine relative Ionisierung in zwei verschiedenen Materialien vorstellen. Gute Gedankenexperimente in dieser Hinsicht sind zu überlegen, wie eine Batterie funktioniert, und dann zu überlegen, wie ein Transistor funktioniert.

In einer Batterie wird (wie Sie wahrscheinlich bereits wissen) die potenzielle Energie chemisch gespeichert, und es ist die Wechselwirkung zweier Materialien, wenn es eine Ionenbrücke gibt, die es ermöglicht, dass die Reaktion stattfindet und Energie abgibt. Das wichtigste Stück ist natürlich die Brücke, die den Stromkreis vervollständigt und einen Ionenfluss ermöglicht. In jedem Fall stehen dem System also höhere Entropiezustände (energetisch günstigere) zur Verfügung, und der Stromfluss kann als Reaktion auf das Erreichen der energetisch günstigeren Bedingungen angesehen werden. Unter einem Spannungsabfall versteht man also nicht nur eine Energieänderung, sondern auch eine Entropieänderung.

Beim zweiten Beispiel, dem Transistor, ist eine der Schichten dotiert, so dass es eine natürliche Vorspannung in der Verteilung der Elektronen gibt. Diese Vorspannung kann als Widerstand gegen den Stromfluss verwendet werden, und in den meisten Fällen werden Transistoren als Schalter verwendet, und das Ändern der Spannung im "Gate" ermöglicht es, den Stromfluss zu steuern. Auch hier handelt es sich um eine veränderte Verteilung der Elektronen in den „Hüllen“ der betreffenden Ionen.

Ein Spannungsabfall wird dann als Ladungsänderung oder Ionisation an einem Widerstand angesehen. Es ist eine direkte Kontrolle der Ionisierung, die den Fluss ermöglicht.

Dies führt zu dem Punkt, dass eine der sichersten Möglichkeiten, um festzustellen, ob ein Schaltungsdesign fehlerhaft ist, darin besteht, in den Diagrammen nach Fällen zu suchen, in denen Masse fehlt. Ohne Masse fließt kein Strom, was zu einem energetisch günstigeren Zustand im Stromkreis führen würde.

Wenn dies hilfreich ist, kann ich es erweitern, aber ich denke, einige von uns haben Schwierigkeiten damit, zu verstehen, wonach Sie suchen.

Aktualisieren:

Die Frage scheint nun zu sein, ob man anders als mit einem Voltmeter einen Unterschied zwischen zwei Punkten über dem Widerstand feststellen kann? Was können Sie mir über den Unterschied zwischen diesen beiden Punkten sagen?

Es hilft, ein wenig über Energie, Leistung, Spannung, Strom und Ladung zu verstehen.

In seiner einfachsten mathematischen Definition ist Energie das Produkt aus Kraft und Zeit.

wo die Zeit eigentlich ein Intervall ist, so dass

Macht wird am einfachsten definiert als:

Wo$Q$ist kostenlos und$V$Spannung ist

Ladung ist eigentlich sehr gut definiert als

Abstrakter ausgedrückt ist eine Ladung jeder Erzeuger einer kontinuierlichen Symmetrie des untersuchten physikalischen Systems. Wenn ein physikalisches System eine Art Symmetrie hat, impliziert der Satz von Noether die Existenz eines erhaltenen Stroms. Was im Strom „fließt“, ist die „Ladung“, die Ladung ist der Generator der (lokalen) Symmetriegruppe. Diese Ladung wird manchmal als Noether-Ladung bezeichnet.

So ist beispielsweise die elektrische Ladung der Generator der U(1)-Symmetrie des Elektromagnetismus. Der Erhaltungsstrom ist der elektrische Strom.

Bei lokalen, dynamischen Symmetrien ist jeder Ladung ein Eichfeld zugeordnet; Wenn es quantisiert wird, wird das Eichfeld zu einem Eichboson. Die Ladungen der Theorie "strahlen" das Eichfeld aus. So ist zB das Eichfeld des Elektromagnetismus das elektromagnetische Feld; und das Eichboson ist das Photon.

Manchmal wird das Wort "Ladung" als Synonym für "Generator" verwendet, wenn es um den Generator der Symmetrie geht. Genauer gesagt, wenn die Symmetriegruppe eine Lie-Gruppe ist, werden die Ladungen so verstanden, dass sie dem Wurzelsystem der Lie-Gruppe entsprechen; die Diskretion des Wurzelsystems, die für die Quantisierung der Ladung verantwortlich ist.

Es sollte hinzugefügt werden, dass Ladung in der realen Welt quantisiert ist und Elektronen eine grundlegende Ladungseinheit tragen, aber es sind nicht unbedingt Elektronen, die fließen, wenn wir von einem Stromkreis sprechen, sondern es ist die abstraktere erhaltene Ladungsmenge fließt. Die Elektronen können sich im Stromkreis bewegen, aber die physikalische Entfernung, über die sie sich bewegen, ist sehr gering. Die Ladung bewegt sich, und da die Ladung an sich effektiv masselos ist, kann sie sich sehr schnell in der Schaltung bewegen, ist jedoch immer noch grundlegend quantisiert.

Rückblick auf die Potenzgleichung:

Da Energie das Produkt aus Leistung und Zeit ist, kann man sehen, dass man Energie als einfaches Produkt aus Ladung und Spannung ableiten kann.

Also ist die Energiedifferenz zwischen zwei Punkten

Die Ladung bleibt jedoch erhalten, was bedeutet, dass die Anzahl der Grundladungen, die einem zwischen zwei Punkten fließenden Strom zugeordnet sind, am Anfang und am Ende des Flusses gleich sein muss. Daher können wir davon ausgehen$Q$ist konstant und wir haben:

Dies sagt uns, dass die Energieänderung zwischen zwei Punkten direkt proportional zur Spannungsänderung (oder Spannungsabfall) zwischen den beiden Punkten ist. Hier sehen wir die Ähnlichkeit dieser Gleichung mit der Gleichung für die potentielle Energie im Gravitationsfeld. Wenn wir Gewicht definieren als:

wo$m$ist Masse u$g$die Erdbeschleunigung ist, dann ist die Energieänderung zwischen zwei Punkten in einem Gravitationsfeld:

wo$h$ist Höhe.

Hier sollte die Ähnlichkeit der beiden Gleichungen offensichtlich sein.

Klassischerweise werden die Ladungseinheiten (Coulomb – C) als Produkt der Kapazitätseinheit (Farad – F) und der Spannungseinheit (V) angegeben.

Wobei die Kapazität einfach eine Proportionalitätskonstante ist, die Ladung und Spannung in Beziehung setzt, was in der zeitvariablen Gleichung klarer wird:

Die von einem Widerstand im Laufe der Zeit abgegebene Energie (oder äquivalente Arbeit) beträgt:

Ersetzen wir haben

Wie wir oben gezeigt haben, ist die Spannung analog zur Höhe (oder Position), also$v'(t)$wäre analog zur Geschwindigkeit (zeitveränderliche Position).

Betrachten wir das Integral für mechanische Arbeit (wobei Kraft und Geschwindigkeit (s'(t)) in einer Dimension liegen):

Man könnte die elektrische Version umgruppieren als:

Dies deutet darauf hin, dass die Menge$Cv(t)$ist analog zu Kraft (aber es ist keine Kraft, da Kraft ein mechanischer Begriff ist und die Einheiten hier unterschiedlich sind, die Beziehung hier gezeigt wird, damit eine Analogie verstanden werden kann). Ladung kann auch geschrieben werden als

So wird unser Integral

Die Ladung kann wiederum als Konstante betrachtet werden, da sie erhalten bleiben muss, sodass wir schreiben können:

und da

Wir können schreiben

Wir stellen also wieder fest, dass Arbeit oder Energie proportional zu einer Spannungsänderung in Bezug auf eine Variable ist, wobei die Proportionalitätskonstante die Ladung ist.

Dies ist in der Definition der Energie als Elektronenvolt verankert , wobei

Historisch gesehen wurde das Elektronenvolt aufgrund seiner Nützlichkeit in den Wissenschaften elektrostatischer Teilchenbeschleuniger als Standardmaßeinheit entwickelt, da ein Teilchen mit der Ladung q eine Energie E = qV hat, nachdem es das Potential V durchlaufen hat; wird q in ganzzahligen Einheiten der Elementarladung und die Klemmenvorspannung in Volt angegeben, erhält man eine Energie in eV.

Der Sinn all dessen ist, Folgendes zu veranschaulichen:

1. Spannung ist keine Kraft, sondern ein Potential analog zur Höhe in einem Gravitationsfeld.
2. Wenn Spannung ein Potential ist, wäre Ladung die Analogie zu Kraft, aber es ist keine "Kraft", wie sie in der Physik verwendet wird, da dies ein mechanisch definierter Begriff ist und Masse mal Beschleunigung entspricht.
3. Die Ladung ist quantisiert und auch eine Erhaltungsgröße.

Wir können also eine Spannungsänderung leicht mit einer Energieänderung in Beziehung setzen. Wenn also an einem Widerstand eine Spannung abfällt, ändert sich die Energie. Für den Widerstand wird diese Energie üblicherweise als Wärme abgegeben.

Wenn sich die Spannung nicht ändert, ändert sich auch die Energie nicht. In einem Stromkreis ist also die im Draht vor dem Widerstand enthaltene Energie größer als die im Draht nach dem Widerstand enthaltene Energie. Dies spiegelt sich wiederum in einer Änderung der für die Elektronen im Draht zugänglichen Konfigurationen wider.

Ich hoffe, das hilft. Lassen Sie mich wissen, wenn wir mehr erweitern müssen.

Betrachten Sie eine Schaltung mit nur einer Batterie und einer Drahtschleife. Der Draht hat idealerweise keinen Widerstand, das heißt, die Spannung zwischen zwei beliebigen Punkten auf dem Draht ist Null!$V=IR= I\times0=0$ $^1$

Betrachten Sie nun die von Ihnen erwähnte Schaltung (dh mit einem Widerstand). Der Widerstand bewirkt eine Verringerung des Stromflusses - nach dem Ohmschen Gesetz, das Sie so gut kennen. Was bedeutet das? Nun, die Spannung am Widerstand muss gleich der der Quelle sein. Dh$|V_{\textrm{resistor}}|=IR=|V_{\textrm{battery}}|$. Beachten Sie, dass im Idealfall kein Spannungsabfall vorhanden ist, wenn Sie die Spannung über ein beliebiges Kabelsegment prüfen (genau wie zuvor).

Warum heißt es Spannungsabfall? Die Summe aller Spannungen in einer Schleife muss Null ergeben. Also das hätten wir technisch gesehen$V_{\textrm{battery}} +V_{\textrm{resistor}}=0$. (Siehe Kirchhoffs Schaltungsgesetze, insbesondere Kirchhoffs Spannungsgesetz)

Von „Spannungsabfällen“ zu sprechen, ist nur eine einfache Möglichkeit zu sagen, dass der Strom aus der Quellbatterie irgendwohin fließt – wie Sie auf „Energiefreisetzung“ hingewiesen haben. In komplizierteren Schaltungen können Sie also die Spannungsabfälle an den verschiedenen Komponenten verfolgen.

Edit: Weiteres Beispiel. Betrachten Sie nun eine Schaltung mit zwei Widerständen in Reihe. Der Spannungsabfall an beiden insgesamt muss wie zuvor besprochen sein, aber der Spannungsabfall an jedem einzelnen Widerstand wird mit seinem Wert gewichtet.

Spannungsabfälle:

_{$^1$In realen Schaltungen haben Drähte einen sehr niedrigen Widerstand.}

Der "Tropfen" kommt von der Analogie, dass Strom der Wasserfluss ist und jeder Höhenunterschied, der das Wasser zum Fließen bringt, ein Tropfen = eine Spannungsdifferenz ist.

Der Spannungsabfall ist also nur eine Spannungsdifferenz an einer Komponente, die einen Stromfluss bewirkt.

Ich vertraue darauf, dass Sie die Wikipedia-Seiten zu Spannung und Spannungsabfällen gelesen haben .

Jedenfalls ist das nicht besonders streng, aber es hilft bei der Intuition. Ein Widerstand versucht, wie der Name schon sagt, dem Stromfluss durch ihn entgegenzuwirken. Was das wirklich bedeutet, ist, dass es weniger " freie " Elektronen im Material gibt, die den Stromfluss unterstützen. Wenn die Elektronen fest an das Atom gebunden sind, neigen sie dazu, sich nicht zu bewegen, sodass dem Stromfluss ein größerer Widerstand entgegensteht.

Eine Spannungsdifferenz ist die elektrische Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten auf der Schaltung, und der Strom fließt in eine Richtung, in der die Potentialdifferenz minimiert werden kann. Wenn also Strom durch einen Widerstand fließt ( Anmerkung: In einer Schaltung wird normalerweise angenommen, dass die Drähte keinen Widerstand haben ), fällt es ihm schwer, über den Widerstand zu fließen, aber es fließt immer noch Energie "hinein". Widerstand. Und wir alle wissen, dass Energie um jeden Preis gespart werden muss.

Was effektiv passiert, ist, dass ein Teil dieser Energie verloren geht, wenn der Strom durch den Widerstand fließt, entweder weil er Energie aufgewendet hat, um diese fest gebundenen Elektronen dazu zu bringen, ihre Atome zu verlassen, oder in Form von Wärme. Dies bedeutet, dass auf der anderen Seite des Widerstands etwas Energie verloren gegangen ist, was wirklich bedeutet, dass die Spannung an diesem Punkt niedriger ist als an dem Punkt vor dem Widerstand. Aufgrund des Energieverlusts gibt es also weniger "Schub" für das Elektron, um auf die Seite mit niedrigerem Potential zu gelangen.

Spannung ist nur eine Art, über Energie pro Ladungseinheit zu sprechen. Was ein Akku garantiert, ist, dass die vom Minuspol eintretende Ladung in potentieller Energie (durch einen elektrochemischen Prozess) auf eine bestimmte höhere Energie am Pluspol angehoben wird.

Was bedeutet es, Ladungen Energie zu geben? Es ist dasselbe wie zu sagen, dass eine Bowlingkugel in einer Höhe von 10 Fuß im Ruhezustand mehr Energie hat als im Ruhezustand auf dem Boden. Eine Batterie drückt die Ladung, die vom Minuspol kommt, gegen die elektrische Kraft und gibt diesen Ladungen Energie. Die abgegebene Energie ist proportional zur Ladungsmenge. Über Spannung zu sprechen ist also nur eine bequeme Art, über eine Batterie in Bezug auf eine Größe zu sprechen: wie viel Energie sie pro Ladungseinheit abgibt.

Der Grund, warum eine Batterie dies tun kann, ist die chemische Reaktion, die im Inneren abläuft. In einer Batterie zeigt das elektrische Feld entgegen der Richtung des positiven Stroms. Wenn es nur dieses E-Feld gäbe, wäre eine Strombewegung vom negativen zum positiven Pol nicht möglich, aber die chemische Reaktion erlaubt es.

Umgekehrt ist ein Widerstand ein Objekt, dessen elektrisches Feld in Stromrichtung zeigt, sodass Ströme, die durch den Widerstand fließen, elektrische Energie verlieren.

Hier ist eine Analogie für Sie: Eine Batterie ist eine Rolltreppe. Legen Sie einen Ball auf die Basis einer Rolltreppe, und der Ball wird aufgrund des Einflusses der Rolltreppe auf ein höheres Gravitationspotential gehen, obwohl die Schwerkraft immer nach unten zeigt. Beachten Sie, dass die Rolltreppe dazu in der Lage ist, weil sie Energie aus einer anderen Quelle liefert – in diesem Fall wird sie mit Strom versorgt – und nicht aus dem Gravitationsfeld. So ist es in der Lage, gegen die Schwerkraft zu arbeiten.

Ein Widerstand hingegen ist wie ein Weg vom obersten Stockwerk zum Fuß der Rolltreppe.

Batterien erzeugen keinen Unterschied in der Anzahl der Ladungsträger an den beiden Anschlüssen. In ähnlicher Weise können Sie einer Rolltreppe eine konstante Rate von Objekten zuführen, und es entsteht kein Unterschied in der Anzahl der Objekte zwischen dem obersten und dem unteren Stockwerk. Die Strömung solcher Objekte wird als stetig angenommen.

Aus diesem Grund besteht kein grundlegender Unterschied zwischen der an einer Batterie gemessenen Spannung und der an einem Widerstand gemessenen Spannung. Beide messen die elektrische Energie pro Ladungseinheit, die durch den Zähler fließt. Ja, Ladungen fließen durch ein Voltmeter. Ein Voltmeter misst das Potential über zwei Punkte nicht so sehr wie die Energieänderung pro Ladungseinheit vom Eingang zum Ausgang des Voltmeters. In diesem Sinne verändert das Hinzufügen eines Voltmeters zu einer Schaltung die Schaltung grundlegend – es sagt Ihnen nicht genau etwas über die ursprüngliche Schaltung – aber Sie können den Fehler in den Induktionen quantifizieren. Im Allgemeinen können Sie ein Voltmeter nur dann zuverlässig verwenden, wenn es einen viel größeren Widerstand hat als das, was Sie zu messen versuchen.

Ich habe nicht alle Antworten gelesen, also hilft das hoffentlich dem OP oder jedem, der ein wenig darüber stolpert. Ich denke, ein Beispiel kann helfen zu verstehen, was vor sich geht, und helfen, Licht ins Dunkel zu bringen, was die eigentliche Frage ist, wie ich sie sehe.

Betrachten Sie die gleiche Situation, aber mit der Schwerkraft. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Masse in der Höhe h. Bewegen Sie nun diese Masse von Hand auf eine Höhe 0. Sie hat immer noch die gleiche Geschwindigkeit wie zuvor, aber jetzt hat sie weniger Energie. Dieser Energieverlust liegt in Form von potentieller Energie vor. Wo ist es hin? Dein Körper hat an der Masse gearbeitet und sich wahrscheinlich erwärmt. Was ist an der Masse vor und nach dem Bewegen anders? Nichts wirklich physikalisch Offensichtliches, außer in Bezug auf Ihren REFERENZPUNKT. In gewissem Sinne hat das OP also Recht, es gibt keinen physikalischen Unterschied, wenn Sie sich das Elektron vorher und nachher ansehen.

Das heißt aber nicht, dass es keinen Unterschied gibt. Das OP muss sich daran erinnern, dass Potenziale für sich genommen KEINE BEDEUTUNG haben, womit ich meine, dass die Bedeutung nur in Beziehung zu zwei Punkten (einem Unterschied) steht. Sie können den Unterschied im Elektron also nur erkennen, indem Sie zwei Punkte überprüfen und feststellen, dass es einen Unterschied gibt, weshalb ein Voltmeter zwei Sonden gleichzeitig verwendet. Dies wäre, anstatt 1 Sonde zu verwenden, das Elektron vor dem Widerstand zu überprüfen, zu entfernen und dann nach dem Widerstand zu berühren und zu sehen, was Sie als anders sehen.

Stellen Sie sich nun die gleiche Situation ohne Widerstand vor (meine Hand in der Schwerkraft, Widerstand im Stromkreis). Wenn es in einem Feld wäre, hätte das Elektron beschleunigt. Was das Elektron davon abhält, schneller zu werden, ist der Widerstand im Stromkreis. Anstatt also zu beschleunigen, wird die Energie in Wärme umgewandelt.

Das erste, was zu beachten ist, ist, dass Sie das Wort Spannung niemals verwenden dürfen, es sei denn, Sie sind sich sicher, dass Sie und Ihr Publikum sich der Tatsache bewusst sind, dass dies eine Abkürzung für „Spannungsunterschied“ oder wie Sie „Spannungsabfall“ verwendet haben.
Ich würde lieber den Begriff „Potenzialdifferenz“ verwenden.

All dies hat mit Energie und einer Art von Energie zu tun, die ein System hat, die es in die Lage versetzt, Arbeit zu verrichten, die als potentielle Energie bezeichnet wird.

Der Wasserkreislauf ist ein sehr gutes Analogon eines elektrischen Schaltkreises, aber lassen Sie mich ihn wie folgt ein wenig modifizieren.

In Diagramm 1 ist hier keine Reibung und$A$und$B$sind „Pumpen“ mit eingebauten Wasserhähnen.
Alle Wasserhähne sind geöffnet, aber keine der Pumpen funktioniert.
Was passiert als nächstes? – Nichts, da sich das System in seinem niedrigsten potentiellen Gravitationsenergiezustand befindet.
Bedeutet das, dass das Wasser keine potenzielle Gravitationsenergie hat, dh keine Arbeit verrichten kann.
Nein. Man kann sagen, dass es Gravitationspotential hat, weil es Arbeit verrichten könnte, wenn es auf die Tischplatte fällt, die sich unter dem Gerät befindet, aber das darf es in diesem Fall nicht.

Wasserhahn schließen$B$und lassen Sie das angehängte Gewicht pumpen$A$Herbst.
Was geschieht? – In Diagramm 2 der Wasserstand im Rohr$a$steigt und der Wasserstand im Rohr$c$sinkt

Pumpe$A$arbeitet auf dem Wasser.
Wie macht es das? - An der Pumpenwelle ist ein Gewicht befestigt und das Gewicht fällt herunter.
Was also bringt das Wasser zum Fließen? - Das fallende Gewicht verliert potenzielle Gravitationsenergie und so arbeitet die Pumpe auf dem Wasser.
Das Wasser im Rohr$a$gewinnt potentielle Gravitationsenergie und das Wasser im Rohr$c$verliert potenzielle Gravitationsenergie.
Es hat eine Umwandlung der potentiellen Gravitationsenergie des Gewichts in die potentielle Gravitationsenergie des Wassers stattgefunden, und es gibt einen Nettogewinn in der potentiellen Gravitationsenergie des Wassers.

Wenn der Unterschied im Wasserstand zwischen den Rohren$a$und$c$einen bestimmten Wert erreicht, stoppt die Pumpe und klopft$A$schließt.
Klopfen$B$ist jetzt geöffnet.
Wasser fließt durch die Pumpe$B$aus Rohr$a$zum Rohr$c$Anheben des an der Pumpe befestigten Gewichts$B$bis das Wasser im Rohr steht$a$und Rohr$c$sind gleich.
Pumpe$B$hat Arbeit verrichtet und die Gravitationspotentialenergie des Wassers wurde in das Gravitationspotential des Gewichts umgewandelt.

In Diagramm 3 eine dritte Pumpe und Zapfstelle$C$wurde hinzugefügt.
Alle Hähne sind mit Pumpe geöffnet$A$Aufrechterhaltung eines konstanten Wasserstandsunterschieds zwischen den Rohren$a$und Rohr$c$.
Pumpe$A$arbeitet kontinuierlich und das Nettoergebnis ist die Erhöhung des Gravitationspotentials des Wassers, das aus der Röhre kommt$c$zum Rohr$a$und die Abnahme der Gravitationspotentialenergie des fallenden Gewichts.
Pumpe$B$kontinuierlich Arbeit verrichtet und das Nettoergebnis ist die Erhöhung der potenziellen Gravitationsenergie des daran befestigten fallenden Gewichts und die Verringerung des Gravitationspotenzials des Wassers, das aus dem Rohr austritt$a$ins Rohr$b$.
Pumpe$C$kontinuierlich Arbeit verrichtet und das Nettoergebnis ist die Erhöhung der potenziellen Gravitationsenergie des daran befestigten fallenden Gewichts und die Verringerung des Gravitationspotenzials des Wassers, das aus dem Rohr austritt$b$ins Rohr$c$.

Die Essenz Ihrer Frage lautet: „Was ist am Wasser in der Röhre anders?$a$und das Wasser im Rohr$b$?”
Die Antwort lautet: „Das Wasser in der Röhre$a$kann mehr Arbeit leisten als das Wasser im Rohr$b$.“
Das Wasser im Rohr$a$hebt die an beiden Pumpen befestigten Gewichte an$b$und Pumpe$c$während das Wasser in der Röhre$b$hebt nur das an der Pumpe befestigte Gewicht an$C$.

Nun, um all dies in elektrische Begriffe zu übersetzen.
Um es einfacher zu machen, nehmen Sie einfach an, dass die mobilen Ladungsträger in meinem Stromkreis positiv sind, da ich es einfacher finde, mir positive Ladungen vorzustellen, die einen (potenziellen) Hügel hinunterfallen wollen, im Gegensatz zu den Elektronen, die einen (potentiellen) Hügel hinaufsteigen wollen.

In Diagramm 4 Pumpe$A$ist Batterie$A$und Pumpen$B$und$C$sind Motoren$B$und$C$.
Die Batterie ist ein Gerät, das die elektrische potentielle Energie der mobilen Ladungsträger erhöht, wenn sie sich vom Knoten entfernen$c$zum Knoten$a$(der Anstieg des Wasserspiegels).
Dies kommt von einer chemischen Reaktion in der Batterie und einer Abnahme der chemischen potenziellen Energie (das fallende Gewicht.

Motoren$B$und$C$sind Vorrichtungen, die Gewichte auf Kosten einer Verringerung der elektrischen potentiellen Energie der beweglichen Ladungsträger, die sie passieren, anheben.

Anstatt immer den Begriff „Änderung der potentiellen Energie zwischen zwei Punkten“ zu verwenden, ist es einfacher, den Begriff „Änderung der potentiellen Energie zwischen zwei Punkten pro Ladungseinheit“ und noch einfacher den Begriff „Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten“ oder „Potenzial“ zu verwenden Differenz“ oder Ihr Begriff „Spannungsabfall“.

Wenn Sie also einen Spannungsabfall an einer Komponente haben, bedeutet dies, dass die Menge an Arbeit, die die mobilen Ladungsträger beim Verlassen der Komponente leisten können, im Vergleich zu der Menge an Arbeit, die die mobilen Ladungsträger leisten können, bevor sie in die Komponente eintreten, reduziert ist (abfällt). .

Die Menge an Arbeit (Joule, J), die von einer Einheitsladung (1 Coulomb, 1 C) beweglicher Ladungsträger zwischen zwei Punkten verrichtet werden kann, die Potentialdifferenz zwischen diesen beiden Punkten, wird in Joule pro Coulomb, also Volt, gemessen.

Diagramm 5 ist eine einfache Schaltung.
Der Spannungsabfall am 3$\Omega$Widerstand ist 3V.
Ab Knoten$a$und endet am Knoten$c$1 Coulomb mobiler Ladungsträger erzeugt 5 Joule Wärme, während sie am Knoten beginnen$b$und Knoten erreicht$c$sie hätten nur 2 Joule Wärme erzeugt.
Ein Coulomb der Kapazität mobiler Ladungsträger, um Arbeit zu verrichten, ist also von 5 Joule am Knoten gefallen$a$bis 2 Joule am Knoten$b$ein Abfall von 3 Joule pro Coulomb, was einem Spannungsabfall von 3 Volt entspricht.

Ich glaube, dass ein einfaches Beispiel der beste Weg ist, um Ihre Frage zu beantworten.

Beginnen wir mit einer 10V-Spannungsquelle (Batterie, Netzteil, Lichtmaschine, etc. - der Typ spielt keine Rolle). Sie verbinden dann 10 , 1 Ohm, Widerstände in Reihe über die Versorgung. Bei dieser Anordnung wissen wir, dass durch jeden Widerstand ein Strom von 1 Ampere fließt, sodass der Spannungsabfall an jedem Widerstand 1 V beträgt .
Wenn Sie jetzt Ihr Voltmeter nehmen und eine Leitung an die Unterseite des unteren Widerstands (Nr. 10) und die andere Leitung an die Oberseite des oberen Widerstands (Nr. 1) legen, werden Sie 10 V ablesen. Sie nehmen jetzt die obere Leitung und bewegen sie zu dem Punkt unter dem ersten Widerstand, sie wird jetzt 9 V anzeigen. Wenn Sie diesen Vorgang fortsetzen, lesen Sie 8v, 7v ... 1v, 0v. Wie man sieht, hat jeder Widerstand eine Reduzierung bewirktin Spannung gleich dem Spannungsabfall darüber.
Es sollte beachtet werden, dass jeder Widerstand 1 W verbraucht, was insgesamt 10 W ergibt, was die gleiche Leistung ist, die die Versorgung liefert.

Wenn wir jetzt die Widerstände durch nur einen (10 Ohm) ersetzen, obwohl wir keinen Zugriff mehr auf die Zwischenpunkte haben, ist die Situation die gleiche. Die Spannungsabfälle treten innerhalb des Widerstands proportional zu seiner Länge auf (lineare Verteilung vorausgesetzt). Wenn der Widerstand 10 cm lang ist, würde jeder cm 1 V abfallen .
Die Tatsache, dass ein Widerstand eine Verringerung der Spannung proportional zum durch ihn fließenden Strom verursacht, ist der Grund dafür, dass er als Spannungsabfall (über dem Widerstand) bezeichnet wird.

Wenn die Batterie eingeschaltet wird, breitet sich eine Welle innerhalb des Schaltkreises aus, um den Strom des Systems zu bestimmen. An diesem Punkt ist der Strom innerhalb des Schaltkreises inhomogen (aber dies verschwindet fast mit Lichtgeschwindigkeit). Nehmen wir an, es gibt auch Widerstände mit unterschiedlichem spezifischem Widerstand, die mit diesem Stromkreis verbunden sind. Die Elektronen innerhalb des Stromkreises sind Teil desselben Systems, wenn also einer langsamer wird, werden auch die anderen langsamer. Der "Spannungsabfall" an dieser Stelle wirkt sich gleichzeitig auf das gesamte System aus. Beim ersten Einschalten wird der Potentialverlust berechnet und damit der Strom ermittelt. Der Grund, warum dieser Spannungsabfall der V der Batterie entspricht, liegt darin, dass alles gemäß dieser Welle berechnet wird, die von der Batterie ausgeht.

Oyvey, ich kann Ihre Verwirrung verstehen. Ich bin nur ein Student, aber ich kann versuchen, die Verwirrung mit einer Analogie zu beseitigen.

Stellen Sie sich zwei Spielplätze vor (die beiden Minuspole von zwei verschiedenen Batterien 2 V und 3 V). Kinder auf dem ersten Spielplatz (2 V) sind schwach und faul Der Weg ist geringer. Kinder auf dem zweiten Spielplatz (3V) sind stark und aktiv. Wenn wir gebeten werden, einen Weg zu durchlaufen, sehen wir eine größere Anzahl von Kindern, die einen Punkt auf dem Weg passieren, als im vorherigen Fall, weil sie stark und aktiv sind.

Dies erklärt meines Erachtens sehr gut das Ohmsche Gesetz, dass der Strom direkt proportional zur Spannung ist, und beseitigt hoffentlich auch Ihre Verwirrung.