Kurzschluss = Nullspannung?

Wenn man diese Frage und ihre Antworten (sowie andere Fragen ) liest, scheint man bei einem idealisierten Kurzschluss mit Nullwiderstand zu dem Schluss zu kommen, dass die Spannung Null ist.

Das scheint völlig falsch zu sein.

Die Begründung ergibt sich aus V=IR. Unter der Annahme, dass der Strom endlich ist , würden Sie tatsächlich zu dem Schluss kommen, dass V = 0 ist. Aber warum sollten Sie einen endlichen Strom annehmen?

Ja, reale Ströme müssen endlich sein, aber reale Widerstände müssen ungleich Null sein. Dies ist eine Idealisierung; die idealisierten Werte müssen nicht physikalisch erreichbar sein.

Und in einer realen Annäherung an einen idealen Kurzschluss sieht man einen sehr großen Strom; Spannung ungleich Null, unendlicher Strom und unendliche Leistung scheinen eine viel genauere Idealisierung zu sein als die Idealisierung von endlichem Strom, Nullspannung und Nullleistung.

Daher meine Frage. Ist diese Idealisierung von endlichem Strom und Nullspannung wirklich die übliche? Und warum?

Bearbeiten: Um es ausdrücklich klarzustellen, dürfen die Parameter der idealen Schaltung in dieser Idealisierung idealisierte Werte erreichen - insbesondere ist a priori ein buchstäblich unendlicher Strom zulässig (für mathematische Präzision meine ich die erweiterte reelle Zahl ∞) . Mit R = 0 und I = ∞ legt das Ohmsche Gesetz keine Beschränkungen für die Spannung fest; jeder erweiterte reelle Zahlenwert für V ist konsistent.

"Was passiert, wenn eine unaufhaltsame Kraft auf ein unbewegliches Objekt trifft?" In der realen Welt haben wir weder unaufhaltsame Kräfte noch unbewegliche Objekte. Theoretisch können Sie starke Kräfte als unaufhaltsam und schwere Objekte als unbeweglich annähern, aber wenn Sie sich in einer Situation befinden, in der eine unaufhaltsame Kraft auf ein unbewegliches Objekt trifft, ist Ihre Annäherung fehlgeschlagen.
Eine ideale Spannungsquelle kann nicht kurzgeschlossen werden, da die Quelle und der Kurzschluss beide keinen Widerstand haben, was eine Verletzung des Ohmschen Gesetzes darstellt. Sie können die Quelle kurzschließen, wenn sie einen Widerstand hat, oder eine ideale Quelle mit niedrigem Widerstand, aber nicht beides.
"Warum würdest du einen endlichen Strom annehmen?" - Warum nicht? "Reelle Widerstände müssen ungleich Null sein" - nicht wahr. Supraleiter haben genau keinen elektrischen Widerstand en.wikipedia.org/wiki/Supraleitung
@BruceAbbott: Ich würde diese Annahme aus dem üblichen Grund nicht treffen: Dadurch ergibt sich ein Modell, das einen interessierenden Fall nicht annähert, aber die Alternative gibt eine gute Annäherung. (dh die reale Art von Kurzschluss, der schmilzt)
Es wird angenommen, dass ein „Kurzschluss“ einen viel geringeren Widerstand hat als der Rest des Stromkreises, was bedeutet, dass es einen gewissen Widerstand gibt, der den Strom auf einen definierten Wert begrenzt. Kurzschluss :- "Ein Kurzschluss ist eine anormale Verbindung zwischen zwei Knoten eines Stromkreises, die unterschiedliche Spannungen haben sollen. Dies führt zu einem elektrischen Strom, der nur durch den Thévenin-Äquivalentwiderstand des restlichen Netzwerks begrenzt ist "
Ein Kurzschluss entspricht einer Spannungsquelle von 0 V. Daher gelten die Antworten auf diese vorherige Frage: Unterschiedliche und gegensätzliche Spannungsquellen?
Sie vermischen die reale Welt mit der idealen. Das wird niemals Sinn machen.

Antworten (4)

Kein Widerstand. Endlicher Strom. Keine Spannung über. Dies sind die Annahmen für einen idealen Leiter. Dadurch sieht der Kurzschluss wie ein idealer Leiter aus. Bei der Analyse gutartiger [Kleinsignal]-Schaltkreise ist die Annahme des idealen Leiters nützlich. Bei der Analyse von etwas weniger Gutartigem, das glühen und schmelzen kann, sind die Annahmen idealer Leiter möglicherweise nicht mehr nützlich.

Verschiedene Arten von Annahmen für verschiedene Arten von Problemen.

Kein Widerstand. Endlicher Strom. Und keine Spannung über. Dies sind die Annahmen, die getroffen werden, um den idealen Leiter zu schaffen. Aber Professor Utonium fügte dem Modell versehentlich eine zusätzliche Annahme hinzu... Postulat X. Damit waren die Supraleiter geboren!

Wenn Sie ideale Komponenten in einer Schaltung annehmen, erhalten Sie Widersprüche - Sie können A nicht haben, weil B.

Eine ideale Spannungsquelle hat keinen Innenwiderstand und liefert unabhängig vom Strom eine konstante Spannung.

Ein idealer Kurzschluss hat einen Nullwiderstand und muss daher unabhängig vom Strom eine Nullspannung haben.

Wenn Sie einen idealen Kurzschluss über eine ideale Spannungsquelle anschließen, haben Sie eine unmögliche Situation - sowohl eine feste Spannung (von der Spannungsquelle) als auch eine Nullspannung (aufgrund des idealen Kurzschlusses) zwischen denselben beiden Punkten.

In der realen Welt haben Spannungsquellen einen gewissen inneren Serienwiderstand (für Batterien) oder eine begrenzte Stromkapazität (für Netzteile), und jeder Leiter hat einen gewissen Widerstand, der den maximal fließenden Strom und die daraus resultierenden begrenzt Spannung über der Spannungsquelle/Kurzschluss.

Was erzwingt eine Nullspannung unabhängig vom Strom ? Ich kenne das V = IR-Argument, aber das erzwingt nur bei endlichem Strom eine Nullspannung ; es lässt diesen Schluss in der Idealisierung des unendlichen Stroms nicht mehr zu.
Wenn der Widerstand null Ohm beträgt, muss die Spannung nach gewöhnlicher Arithmetik null sein, unabhängig vom Strom.
Welche gewöhnliche arithmetische Berechnung meinst du? Das Einstecken von R=0 und I=∞ impliziert nicht V=0; Jeder Spannungswert entspricht in diesem Randfall dem Ohmschen Gesetz. Haben Sie eine andere Berechnung im Sinn?
Hier bekommen wir Widersprüche mit idealen Komponenten - alles, was mit Null multipliziert wird, sollte Null sein, aber alles, was mit Unendlich multipliziert wird, ist undefiniert, also ist Unendlich mal Null ???
Sie gehen davon aus, dass es keinen Bruchwert des Widerstands gibt, was in der realen Welt immer zutrifft. Es sind vielleicht 0,0001 Ohm, aber unendlicher Strom würde unendliche Ampere verursachen, also geht es los! Auch bei Supraleitern gibt es einen V-Abfall über die Entfernung.
Obwohl ich sicher bin, dass dies eine gute Antwort auf einige Fragen ist, glaube ich nicht, dass dies eine Antwort auf diese Frage ist. Insbesondere habe ich das Gefühl, dass ich gefragt habe: "Warum sollten wir Annahme X treffen? Es führt zu einem schlechten Ergebnis Y", und diese Antwort lautet "Y". und wenn gedrückt, "weil wir X angenommen haben."
@Hurkyl Ist das " I=∞ " das " schlechte Ergebnis Y ", auf das Sie sich beziehen?
@NickAlexeev: Nein, "P = 0" (als Folge von "V = 0") ist das schlechte Ergebnis Y, auf das ich mich beziehe - mit "schlechtem Ergebnis" meine ich, dass die Hypothese zu einem Modell führt, das dies nicht tut Es ähnelt überhaupt nicht der realen Situation mit demselben Namen, die ich in Betracht gezogen habe. Ich denke, Ihr Kommentar, dass ein idealer Kurzschluss keinen Bezug zu einem Kurzschluss in der realen Welt haben soll, ist wahrscheinlich die beste Antwort auf meine Frage.
@Hurkyl Sie scheinen von der Annahme auszugehen, dass 1/0=∞wir, da V / R = I und , unendlichen Strom haben müssen. Dies ist jedoch nicht wahr. Die Division durch Null ist nicht definiert. Außerdem ist unendlich keine Zahl. Es ist ein Konzept, und Sie können es nicht wie Zahlen verwenden. Diese Antwort ist richtig: Mit idealisierten Komponenten gibt es keine sinnvolle Antwort. Es ist wie die Frage, welchen Winkel ein Einheitsvektor haben muss, um den Punkt (2,3) zu erreichen. Es gibt keine Lösung, da dieser Punkt nicht auf dem Einheitskreis liegt.

Bei einem idealisierten Kurzschluss mit Nullwiderstand schließt man, dass die Spannung Null ist.

Vergessen Sie nicht die Induktivität der Verknüpfung. Wenn Sie auch die Induktivität idealisieren, haben Sie wirklich unendliche Ströme.

aber reale Widerstände müssen ungleich Null sein

Auch das stimmt nicht: Supraleiter haben einen Widerstand von Null, aber eine Induktivität ungleich Null.

Und es gibt sogar Stromkreise in der realen Welt, bei denen eine Spannung ungleich Null an einen "Kurzschluss" angelegt wird (wenn Sie "Kurzschluss" als definieren R = 0 ): Supraleitende magnetische Energiespeicher

Solange an den Kurzschluss (die Spule des SMES) eine Spannung ungleich Null angelegt wird, steigt der Strom gemäß der Formel an d ich d t = u L .

Sobald keine Spannung (Null Volt) an den Kurzschluss angelegt wird, fließt ein konstanter Strom in der Spule des SMES. Dieser Strom repräsentiert die gespeicherte Energie.

Die Idealisierung eines Kurzschlusses ist nicht "endlicher Strom und Nullspannung", die Idealisierung ist "Nullwiderstand". Wie viel Strom fließen wird, hängt vom Rest der Schaltung ab. Wenn Berechnungen für den gesamten Stromkreis zeigen, dass in dieser Situation ein unendlicher Strom durch den Kurzschluss fließt, bedeutet dies, dass Sie die Idealisierung des Kurzschlusses nicht verwenden können, und Sie müssen seinen tatsächlichen Widerstand verwenden.

Wenn Berechnungen für die gesamte Schaltung zeigen, dass in dieser Situation unendlicher Strom durch den Kurzschluss fließt, würde ich mir vorstellen, dass eine bessere Antwort "Diese Schaltung wird sich selbst zerstören" wäre und die Analyse als abgeschlossen betrachten (Modulo-Fehlerprüfung), es sei denn, ich hätte es getan ein guter vorheriger Grund, etwas anderes zu erwarten (oder ein Grund dafür, dass es sich lohnt, genau zu wissen, wie es sich selbst zerstören würde). Aber ich bin kein EE, also kann mein Instinkt falsch sein.
Kurzschluss = Nullspannung?
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