Könnte mir jemand intuitiv das Ohmsche Gesetz erklären?

Neben den anderen Antworten hier noch etwas für die Intuition:

Mehr "Druck"$V$(genauer gesagt: höhere "Druck" -Differenz von einer Seite zur anderen) ist erforderlich, um den Fluss aufrechtzuerhalten$I$Ladungen konstant, wenn der Strömung Widerstand entgegengesetzt wird$R$. Ein dünner Draht hat einen höheren Widerstand als ein dicker Draht,$R=\rho L/A$, analog zu einem „Engpass“ im Stau.

Denken Sie an Klempnerarbeiten für eine enge Analogie. Spannung ist, wie stark Sie drücken, und Strom ist, wie viel fließt. Die Beziehung schreibt sich von selbst: Warum würdest du mehr oder weniger Fluss von der gleichen Pumpe bekommen? Das Maß dafür, wie viel Aufwand verwendet wird, um einen Fluss zu erzielen (es ist sinnvoller als der Kehrwert: wie viel fließt für eine Einheit des Aufwands) ist die interessante Eigenschaft, und sie ist so definiert, dass sie genau in diese Beziehung passt.

Die Leitfähigkeit gibt an, wie viel Strom bei einer Einheitsspannung fließt. Es wird durch diese Beobachtung definiert. Die Blockierung, Reibung, Verengung oder was auch immer des Rohrs führt zu weniger Durchfluss bei gleicher Anstrengung. Ein schmales Rohr oder ein gekrümmter Abschnitt eines Wellrohrs haben beispielsweise einen höheren Widerstand.

Hast du dir Drudes Modell angesehen? Mir wurde so etwas in der Schule beigebracht und habe es als intuitive Art des Verständnisses im Gedächtnis behalten.

Wir wollen verstehen, warum der Strom (Ladungsflussrate) linear mit der Potentialdifferenz sein sollte.

Die Drude-Idee hat, wie Sie bemerkt haben, mit Reibung zu tun.

Erstens ist das EM-Feld in der Potentialdifferenz linear. Dies erzeugt eine Kraft auf die Elektronen im Leiter.

Die Elektronen beschleunigen dann mit dem Feld. Wäre ihr Weg ungehindert, würden sie ständig beschleunigen. Stattdessen „kollidieren“ sie mit Atomen in der Struktur des Leiters und „prallen“ davon ab. Im stationären Zustand muss die Rate des spezifischen Impulses, der von Stößen übertragen wird, die Kraft aufgrund des EM-Feldes ausgleichen.

Die Schlüsselbeobachtung von Drude ist, dass die Geschwindigkeit des Elektrons zum Zeitpunkt der Kollision direkt proportional zur Feldstärke ist.

Bitte machen Sie sich klar, dass dies nur ein intuitives Modell ist, wenn auch eines, das überraschende Einblicke gibt, obwohl es ziemlich grob ist.

Wenn Sie eine Schaltung mit einem beliebigen Bauteil (nicht nur Widerständen) aufbauen, das an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, werden Sie feststellen, dass der Strom, der durch das Bauteil fließt, von der Spannung abhängt. In den meisten Fällen gilt: Je höher die Spannung, desto höher der Strom, den Sie erhalten.

Umgekehrt kann man fragen: Wie groß ist die Spannung, um einen bestimmten Strom durch das Bauteil zu bekommen? Dies hängt wiederum von dem Strom ab, den Sie durch die Komponente fließen lassen möchten. Um kleine Ströme zu erhalten, genügen kleine Spannungen. Für große Ströme braucht man große Spannungen.

Diese qualitative Betrachtung haben fast alle elektrischen Komponenten gemeinsam. Aber wenn man die Situation quantitativ betrachtet, führt das zu folgender Frage: Wie viel Volt benötige ich pro Ampere, damit mein gewünschter Strom durch das Bauteil fließt. Die Antwort hängt von der Komponente ab, und die physikalische Größe wird als Widerstand bezeichnet.

Beispiel: ein Zwei-Ohm-Widerstand. Zwei Ohm bedeutet, dass Sie zwei Volt pro Ampere benötigen. Wenn also 10 Ampere durch den Widerstand fließen sollen, benötigen Sie 20 Volt.

Wenn Sie in die Tiefe des Widerstands gehen, wird es einfach sein, den Punkt zu erreichen. Spannung ist der Grund für die Bewegungen (Fluss) von Elektronen, die Strom erzeugen (Ladung geteilt durch Zeit). Wenn Sie viele Elektronen und Atome im Weg haben (wie Barrieren, wenn Sie in einer Menschenmenge laufen!), verringern sie die Geschwindigkeit des Ladungsflusses. Jetzt ist klar, dass Sie mit mehr Barrieren (abhängig von Dingen wie Geometrie, Form, Material) weniger Strom erhalten.

Ich habe es immer als Analogie zu einem "Abfall der potentiellen Energie" betrachtet.${M*g*H}$ist die potentielle Energie einer auf Distanz gehaltenen Masse$H$über dem Boden. Wenn es auf die Hälfte fällt, hat es die Hälfte der potentiellen Energie.

Wenn der Strom durch einen Widerstand fließt, ist der Spannungsabfall oder "potenzielle Energieabfall" gleich$I*R$. Sie haben jetzt weniger "Antriebskraft", um den gewünschten Strom durch den nächsten Widerstand zu schieben, falls vorhanden.

Mit anderen Worten, die Batterie kann nur so viel Strom durch das vorhandene Widerstandssystem drücken.

In dieser Abbildung wird ein mit Wasser gefülltes Rohr verwendet, um einen elektrisch leitenden Draht darzustellen.

Ampere, auch bekannt als Strom, kann man sich als Wasservolumen vorstellen und wird durch die Größe des Drahtes (oder hier der Röhre, dargestellt als Ohm, auch bekannt als Widerstand) gesteuert. Volt wäre der Wasserdruck oder die Stromstärke.

Die Größe eines Kabels begrenzt also die Ampere, genau wie die Größe eines Rohrs das Wasser begrenzt.