Ursprung des Feldes aus Potential abgeleitet

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Ich hätte dies in die obige Frage bearbeitet, aber mir wurde klar, dass es genug gibt, um sich als neue Frage zu qualifizieren. Außerdem scheint dies eine Verwirrung vieler Leute (einschließlich mir) zu sein.

Ich konnte bereits einen Teil davon erklären, also werde ich diese Erklärung an die erste Stelle setzen, nur um die Frage klarer zu machen.

Die ursprüngliche Frage lautet wie folgt: In einem Stromkreis kann man Potential haben, aber was ist der Ursprung des damit verbundenen Feldes? Leitende Drähte haben kein Nettofeld, nur einige winzige entgegengesetzte Felder, die auftauchen und wieder verschwinden, die den Strom ermöglichen.

Für einen einfachen Kondensator ist dies einfach zu erklären: Bei einem geladenen (Parallelplatten-)Kondensator sieht man, dass wir ein Feld zwischen den Platten haben, aber nicht im Rest der Schaltung (der Einfachheit halber können wir davon ausgehen, dass der Kondensator nur kurzgeschlossen wird Das Durchqueren eines anderen Pfads im Linienintegral für das Potential ergibt also eine pd von Null, was eindeutig einen Widerspruch darstellt.Nachdem ich darüber nachgedacht hatte, erkannte ich, dass es in der Nähe der Anschlüsse des Kondensators ein signifikantes Randfeld gibt, das stark zum Potential beiträgt. SO ist der Rest des Drahtes ohne Feld äquipotential, und wir haben aufgrund der Randfelder nur an den Anschlüssen ein pd.IMO wird es ähnliche Randfelder geben, die erklären, woher das Potenzial der Batterie kommt.

Jetzt kann ich anscheinend keine ähnliche Erklärung für Strom durch einen Widerstand bekommen. Ich sehe kein sich bildendes Feld.

Und mein Hauptproblem ist folgendes: Sagen wir, wir verlegen eine Stromleitung parallel zum Boden. Es kann Wechsel- oder Gleichstrom führen. In jedem Fall hat es zu jedem Zeitpunkt eine pd mit dem Boden, die variieren kann. Pd ⟹ Feld, aber ich sehe keine. In der AC-Situation könnte es von EMI kommen, obwohl ich bezweifle, dass EMI stark genug ist, um die erforderliche Feldstärke zu erzeugen. In DC erwähnte @akhmateli, dass Ladung auf der Drahtoberfläche verteilt wird, aber das bezweifle ich auch.

Woher kommt also das Feld? Ist meine Erklärung für einen Kondensator richtig?

Oh, und in Ihrer Erklärung würde ich es vorziehen, kein "das kommt vom Potenzial" oder "diese Ladungen bewegen sich aufgrund der pd". Ich möchte einen, der nur über Felder und Ladungen spricht. Ich hatte zu viele Erklärungen dafür, die von "das Feld kommt aus dem Potenzial" sprechen, was meiner Meinung nach Betrug ist.

Antworten (2)

Um diese Elektronen durch den Widerstand zu schieben, ist eine Kraft erforderlich. Das einfache Bild ist, dass die Elektronen in Atome laufen und Energie verlieren, aber die Atome stören, während sie sich bewegen, und fast Reibungswärme erzeugen.

Eine quantenmechanische Beschreibung könnte genauer sein, aber dieses Modell ist gut genug. Es ist, als würde man Wasser durch ein Rohr drücken. Durchfluss = Druck / (Widerstand pro Zoll * Zoll Rohr).

Ja, es erforderte eine Kraft, aber woher kam die Kraft? Schließlich stammen E-Felder von Ladungsverteilungen oder variierenden B-Feldern. Ich sehe hier beides nicht (im DC-Fall).
Nun, wir müssen es abbauen. Wir müssen uns mit der Funktionsweise einer Batterie befassen, nehme ich an. Wir müssen herausfinden, warum eine Batterie nur eine bestimmte Menge potentieller Energie pro Elektron erzeugt. Es könnte etwas geben, das eine bestimmte Menge an Feld erzeugt.
Im Labor habe ich ein Tischnetzteil, das entweder eine konstante Spannung liefert, oder ich kann es so einstellen, dass es meinen Stromkreis mit konstantem Strom versorgt. Es liegt an der Art und Weise, wie ich es eingerichtet habe.
Falls ich es so einrichte, dass es konstanten Strom liefert, trennt es Ladungen (und erhöht die Spannung weiter), bis es den von mir angegebenen Strom misst.
Wenn ich von steigender Spannung spreche, meine ich auch steigende Feldstärke. Feld * Entfernung = Potenzial. Drähte als perfekte Leiter (von Feldern) zählen nicht zur Entfernungsberechnung. Widerstände tun es aber.
Das beläuft sich auf "potenzielle Ursachen Feld". Nehmen wir an, ich halte den Widerstand weit von der Batterie entfernt, um eine Vermischung der Felder zu vermeiden. Am Widerstand liegt eine Potentialdifferenz an. Das bedeutet, dass es ein Feld geben muss. Für ein Feld brauchen wir eine Ladungsverteilung; und ich bezweifle, dass Widerstände eine Ladungsverteilung aufrechterhalten.
Oh, ok, wow, also sehe ich die Verwirrung. Es ist also so, als ob jede kleine Scheibe dieses Widerstands eine kleine Ladungsverteilung darüber aufrechterhalten muss. Nehmen wir an, wir schneiden es in 100 Teile. 100 in Reihe geschaltete Widerstandsscheiben. Auf jedem muss es eine Ladungsverteilung geben, ähnlich wie bei den Kondensatoren. Sie können sehen, wohin das führt.
Treffen wir uns morgen früh wieder.
Ich bezweifle ernsthaft, dass es eine Ladungsverteilung gibt, wahrscheinlich gibt es einen mikroskopischen Effekt. Vielleicht gibt es einen Ursprung des Ohmschen Gesetzes J = σ E . Aber es muss immer noch mit dem Gesetz von Gauß übereinstimmen.
Wenn es eine Ladungsverteilung gab, widersprechen sich das Ohmsche Gesetz und das Gaußsche Gesetz. Nehmen wir einen zylindrischen Widerstand. J ist darin konstant. E auch. Wenn wir eine zylindrische Gaußsche Oberfläche nehmen, die die Hälfte des Widerstands umschließt, ist der Nettofluss durch sie hindurch Null. Aber wenn es eine Ladungsverteilung gibt, ist die Nettoladung innerhalb der Hälfte des Widerstands ungleich Null. Widerspruch.
Warte, ich verstehe, was du sagst. Sie sprechen von Miniaturladungsverteilungen. OK, das scheint mit dem Gesetz von Gauß vereinbar zu sein.

Kredit @akhmateli: Die Batterie verteilt eine Oberflächenladung über den Draht. Dadurch entsteht nach außen ein Netzfeld, das zu Potentialunterschieden führt. In der Nähe eines Widerstands sammeln sich diese Ladungen aufgrund des Strömungswiderstands außerhalb des Widerstands an und erzeugen ein Feld.

Siehe http://www.astrophysik.uni-kiel.de/~hhaertel/PUB/voltage_IRL.pdf für weitere Details.

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