Warum impliziert Hochspannung eine hohe "Schubkraft" auf Elektronen?

Ein anderes Wort für Potentialdifferenz ist anscheinend " Spannungsabfall ", obwohl ich gehört habe, dass Potentialdifferenz auch nur mit Spannung austauschbar ist, etwas verwirrend. Wenn ich es richtig verstehe, hat die Batterie jedoch ein elektrisches Feld. Dinge, die ihm am nächsten sind, werden mit der größten Kraft geschoben.

Mein Verständnis der Potentialdifferenz muss jedoch etwas verfeinert werden.

Dann wird die Spannungsdifferenz zwischen zwei beliebigen Punkten, Verbindungen oder Verbindungsstellen (Knoten genannt) in einem Stromkreis als Potentialdifferenz ( pd ) bezeichnet, die allgemein als Spannungsabfall bezeichnet wird. Die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten wird in Volt mit dem Schaltsymbol V oder dem Kleinbuchstaben „v“ gemessen, obwohl Energie, E, Kleinbuchstabe „e“ manchmal verwendet wird, um eine erzeugte EMK (elektromotorische Kraft) anzuzeigen. Je größer die Spannung ist, desto größer ist der Druck (oder die Schubkraft) und desto größer ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.

Je größer der Spannungsabfall, desto größer die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten? Hat dies eine gewisse Ähnlichkeit mit eng beieinander liegenden Konturlinien? Wenn in geringer Entfernung ein großer Spannungsabfall auftritt, bedeutet dies, dass wir uns in unmittelbarer Nähe der Batterie befinden? Weil die elektrostatische Kraft dem Gesetz des umgekehrten Quadrats gehorcht, ist die elektrostatische Kraft also exponentiell mit der Entfernung, und daher impliziert ein hoher Spannungsabfall eine hohe Kraftdifferenz auf kurze Distanz, was eine enge räumliche Nähe zur Batterie impliziert? Ist mein Verständnis richtig? Wenn nicht, könnte jemand helfen, es zu verfeinern?

Das elektrische Feld ist ein Potentialfeld (Curl = 0), und sein Potential ist die Spannung. Entsprechend ist der Spannungsgradient das elektrische Feld.

Antworten (1)

Was auf geladene Teilchen eine Kraft ausübt, ist das elektrische Feld, das proportional zum Gradienten des Potentials ist.

Wenn sich also die Spannung (oder das Potential) zwischen nahegelegenen Punkten im Raum schnell ändert, wird eine starke Kraft auf Ladungen ausgeübt.

Dinge, die ihr am nächsten sind [eine Batterie], werden mit der größten Kraft geschoben.

Das ist nicht unbedingt wahr.

Ich könnte zwei Drähte an die beiden Anschlüsse der Batterie anschließen und sie über eine große Entfernung verlegen und dann die Enden der beiden Drähte sehr nahe beieinander platzieren (aber nicht berühren). Dann würde (fast) die volle Potentialdifferenz der Batterie über dem kleinen Spalt zwischen den beiden Drähten gefunden werden, und die Feldstärke zwischen den Drahtenden wäre viel stärker als die Feldstärke in der Nähe der tatsächlichen Batteriepole.

Schematisch ist hier die Situation, die ich versuche zu beschreiben:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

(Stellen Sie sich vor, die Batteriesymbole repräsentieren mehrere Zellen innerhalb einer Batterie)

Warum sollte es stärker sein?
Weil es die gleiche Potentialdifferenz über eine viel kleinere Entfernung ist. Der Gradient wird also größer.
Zum Beispiel haben Sie eine 2-V-Batterie (um die Mathematik zu vereinfachen) und ihre Anschlüsse sind 50 mm voneinander entfernt. Dann beträgt die Feldstärke zwischen den Klemmen etwa 40 V/m. Wenn Sie zwei Drähte verbinden und die Enden 1 mm voneinander entfernt platzieren, beträgt die Feldstärke dort ungefähr 2000 V / m, sodass ein hier herumschwebendes Elektron die 50-fache Kraft erfährt, die einem in der Nähe der Batteriepole herumschwebt.
Aber warum bleibt diese Potentialdifferenz durch die Drahtlänge erhalten? Je länger der Draht ist, desto weiter sind Sie von der Batterie entfernt, der Quelle Ihrer elektromotorischen Kraft. Wie können die Terminals auch eine gleichmäßige Feldstärke zwischen sich haben? Ich würde denken, dass es an dieser Stelle eng beieinander liegende Konturen von Äquipotentialen haben würde, wenn das Sinn macht.
Da durch die Drähte kaum Strom fließt, wissen Sie aus dem Ohmschen Gesetz, dass das Potential an den beiden Enden des Drahtes gleich ist.
In beiden Fällen ist das Feld zwischen den Elektroden nicht gleichförmig. Deshalb sagte ich "grob".
Ich fürchte, meine Naivität in diesem Thema zeigt sich jetzt ziemlich deutlich - meiner Meinung nach ist das Ohmsche Gesetz eine Beziehung zwischen der Widerstandsskalierung linear mit der Spannung als Funktion des Stroms - wie erklärt dies das Potenzial an den beiden Enden des Drahtes? sind gleich?
Wenn etwas linear mit dem Strom skaliert und der Strom 0 ist, dann ist die Spannung 0. In diesem Fall ist die Spannung, über die wir sprechen, die Spannung zwischen den beiden Enden des Drahtes. Einer davon ist mit einem Anschluss der Batterie verbunden und der andere ist sehr nahe am anderen Draht (aber berührt ihn nicht).
Sie sagen also, da kaum Strom durch die Drähte fließt und dies impliziert, dass kaum Spannung anliegt (das wäre sinnvoll?), Würde ich daraus schließen können, dass an beiden Enden die gleiche Menge an Potenzial vorhanden ist? Und warum fließt überhaupt kaum Strom durch die Leitungen? Oh, weil der Stromkreis nicht geschlossen ist und daher weder Strom (oder kaum) noch Spannung. Aber warum führt uns das dann dazu, an beiden Enden dasselbe Potenzial zu sagen?
Ja, weil der Stromkreis nicht geschlossen ist. Wenn kein Strom durch jeden einzelnen Draht fließt, ist das Potential an allen Punkten innerhalb des Drahtes gleich, selbst wenn wir zwei Punkte an gegenüberliegenden Enden des Drahtes betrachten. Wir wissen, dass das Potenzial gleich ist, denn wenn dies nicht der Fall wäre, würde Strom durch den Draht fließen.
Warum impliziert Hochspannung eine hohe "Schubkraft" auf Elektronen?
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