Strom geht den Weg des geringsten Widerstands?

Es ist nicht wahr. Um dies zu sehen, können Sie ein Experiment mit einigen Batterien und Glühbirnen versuchen. Schließen Sie zwei Glühbirnen mit unterschiedlichen Wattzahlen (dh mit unterschiedlichen Widerständen) parallel an eine einzige Batterie an:

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Battery              Bulb 1              Bulb 2
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Beide Glühbirnen leuchten, wenn auch mit unterschiedlicher Helligkeit. Das heißt, Strom fließt sowohl durch den mit dem höheren Widerstand als auch durch den mit dem geringeren Widerstand.

Nein. Die Aussage ist nicht korrekt. Der Strom nimmt jeden Pfad, der ihm zur Verfügung steht. Das bedeutet, dass es sogar den Weg nehmen kann, aus dem Draht in die Umgebungsluft zu lecken, was als Funken gesehen wird, wenn ein dielektrischer Durchschlag der Luft auftritt. Was Sie vielleicht meinen wollen, ist, warum sich der Strom im umgekehrten Verhältnis der Widerstände verteilt, wenn die gleiche Potentialdifferenz über verschiedene Widerstandselemente gegeben ist.

Ohm'sches Gesetz$I=\frac{V}{R}$würde erklären, was Sie fragen. Bei einem gemeinsamen Potential ist die Strommenge, die durch ein Widerstandselement fließt, umgekehrt proportional zum Widerstand. Dies würde bedeuten und hoffentlich Ihre Frage beantworten, dass durch einen Pfad mit geringerem Widerstand mehr Strom fließt und umgekehrt. (Normalerweise ist der Luftwiderstand so hoch, dass der Strom, der diesen Weg nimmt und aus dem Kabel austritt, unter normalen Umständen vernachlässigbar Null ist.)

Für eine gründlichere Erklärung werden Ströme (und Spannungen) verteilt, um die als Wärme abgegebene Gesamtleistung zu minimieren. Dies ist eine Folge davon, die Wirkung eines disspativen Systems stationär zu machen

$\int_{t_1}^{t_2}(L+W)dt$

Hier ist W die virtuelle Arbeit, die von dissipativen Elementen (Widerstand, Kapazität, Induktivität usw.) geleistet wird, und L ist das dissipationsfreie dynamische System

Als Alternative erklärt dieser Link , wie das Ohmsche Gesetz dem Fermatschen Prinzip der kürzesten Zeit entspricht.

„Geringster Widerstand“ kann als geringste Wärmeentwicklung interpretiert werden. Es könnte ein solches Prinzip geben, zumindest kann ich es für das Beispiel von @Ted Bunn zeigen, sodass die Antwort "Ja" wäre. Die größte Schwierigkeit bei der Formulierung von Extremalprinzipien ist die Angabe der Nebenbedingungen. Ich habe mich für festen Strom entschieden, weil ich keine Möglichkeit sehe, die Spannung für das vorliegende Modell zu fixieren, ohne alles andere zu reparieren.

Auf jeden Fall denke ich, dass die Neuformulierung des geringsten Widerstands als geringste Dissipation unter bestimmten Einschränkungen eine richtige Richtung ist.

Was Sie haben, sind zwei parallel geschaltete Glühbirnen. Lassen Sie uns den Gesamtstrom reparieren$I$durch die Glühbirnen statt Spannung$U$. Das ist der Fall, wenn Sie eine bestimmte Menge Strom durch das System schieben sollen. In dieser Einstellung fließen Ströme an den Glühlampen$I_1$und$I_2$wäre, die Wärmeableitung zu minimieren:

Verwendung von Lagrange-Multiplikatoren:

was dazu führt

Nachdem wir also die Extremalität der Stromverteilung angenommen haben, sind wir zu der Verteilung gelangt, die mit dem Ohmschen Gesetz übereinstimmt. Man kann überprüfen, ob es dem Minimum an Wärmeableitung entspricht.

Die Aussage ist richtig, wenn Sie sie so interpretieren, dass auf dem Pfad mit geringerem Widerstand ein größerer Strom fließt, wenn an beiden Pfaden die gleiche Spannung anliegt . ( Dies bedeutet nicht, dass der Pfad mit höherem Widerstand keinen Strom hat, sondern nur weniger Strom - wie das Beispiel von Ted Bunn zeigt. )

Sie können dies verstehen, indem Sie an die analoge Situation eines langen Rohrs denken, das in zwei Zweige divergiert und wieder zusammenläuft. Angenommen, das Rohr ist mit Wasser gefüllt und es besteht ein Druckunterschied (z. B. bei Verwendung einer Pumpe) zwischen den beiden äußersten Enden des Rohrs. Einer der Zweige ist genau wie der Rest des Rohrs, während der andere Zweig beispielsweise mit Rädern ausgekleidet ist, die den Widerstand erhöhen und das Wasser in diesem Zweig langsamer fließen lassen.

Die Druckdifferenz über beide Zweige ist gleich (genauso wie die Spannung zwischen zwei parallelen elektrischen Widerständen gleich ist), aber das Wasser fließt im Zweig ohne Räder mit einer höheren Geschwindigkeit, genauso wie es einen größeren Strom gibt (Flussrate von Elektronen ) im Pfad mit geringerem Widerstand.

Ich vermute, die Aussage sollte sich auf elektrische Entladungen durch dielektrischen Durchbruch beziehen. Wie Blitze usw. Als solches hat es eine teilweise Gültigkeit, dh ein hoher Baum wird eher getroffen als ein niedriger. Aber die Realität ist, dass der dielektrische Zusammenbruch ein chaotischer Prozess ist, weshalb der Blitz gegabelt erscheint, anstatt einen geraden Weg zu nehmen. Sobald Sie entlang eines Pfades Ionisierung erhalten, fließt mehr Strom entlang, was mehr Ionisierung verursacht, und so weiter.

Bei einfachen Schaltungen, die nicht auf einen Durchbruch angewiesen sind, ist es eine einfache Frage des Widerstands / der Impedanz, und der Strom verteilt sich wie oben beschrieben auf mehrere Pfade. Aber in einer Störungssituation nimmt der zuerst angeschlossene Pfad oft den gesamten Strom auf.

Wenn Sie das Wasser an Ihrem Waschbecken aufdrehen, kommt es aus der Düse, nicht aus dem Rohr (es sei denn, Sie haben ein Leck). Oder im Fall einer Rakete, wenn Sie den Treibstoff zünden, kommt es aus der Öffnung. Diese haben alle den Weg des geringsten Widerstands, wenn Sie zwei verschiedene Wege haben, wird der Energiefluss durch beide gehen, bis einer der Wege zu viel Widerstand hat, dann wird der Energiefluss nur durch einen Weg gehen. Gleiches gilt grundsätzlich auch für elektrische Schaltungen.

Tatsächlich fließt der Strom in jedem Draht, der mit seinem Pfad verbunden ist. Es kann Unterschiede in der Stromstärke geben, die durch verschiedene Drähte fließt.

Dies gilt für alle Fälle, außer wenn ein Draht ohne Widerstand oder nichts (Glühbirne, Widerstand) mit ihm verbunden ist. In diesem Fall fließt Strom nur durch diesen Pfad und lässt alle anderen zurück

Die Aussage stimmt nicht. Elektrizität durchläuft alle möglichen Wege, unabhängig davon, ob der Widerstand hoch oder niedrig ist. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass der Strom größer ist, wobei der Widerstand geringer ist. Dies ist eine direkte Folge des Ohmschen Gesetzes.

Strom geht den Weg des geringsten Widerstands. Ist diese Aussage richtig?

JAWOHL

Die Leute verstehen oft nicht, was der kürzeste Weg bedeutet. Wenn ich einen Blitzableiter mit einem Draht verbunden habe, der eine leichte Biegung aufweist, glauben die Leute immer noch, dass der Strom dem Draht zur Erde folgen wird, und sind erstaunt, wenn die Spannung auf einen 15 Fuß entfernten Baum springt. Wir sprechen hier von Millionen Volt und Hunderttausenden Ampere. Bei diesen Frequenzen stellt die leichte Biegung eine enorme Impedanz für den Strom dar und der Baum ist trotz der Entfernung viel attraktiver.

Übrigens: Wenn ein Blitzableiter getroffen wird, erfüllt er nicht seine Aufgabe. Es hat einen Punkt und es ist bekannt, dass sich Elektronen um diesen Punkt versammeln und da der Blitz negativ ist, wird Gleiches Gleiches abstoßen. Das ist das Funktionsprinzip eines Blitzableiters.

Diese Aussage ist wahr und eine direkte Folge des 5. Hauptsatzes der Thermodynamik, der Onsager-Beziehungen, für die Lars Onsager aus Yale 1968 den Nobelpreis erhielt.

In einem elektrischen Stromkreis nimmt der Strom für Gleichstrom den Weg des geringsten Widerstands; Bei Wechselstrom nimmt es den Weg der geringsten Induktivität (Impedanz). Ein Spannungsimpuls bewirkt also, dass die Stromverteilung durch die Pfadinduktivität bestimmt wird, und endet dann mit der durch den Widerstand bestimmten Verteilung.

Auf einer Leiterplatte ist dies kritisch, da die Masseebene sicherstellt, dass die Unterschiede zwischen diesen beiden Verteilungspfaden minimal sind.