Warum ist die gesamte Potentialdifferenz in einem Stromkreis die Summe der einzelnen Potentialdifferenzen?

Um die Antwort zu verstehen, müssen Sie sich des Konzepts des elektrischen Potentials bewusst sein. Das elektrische Potential ist eine skalare Größe. In jedem Stromkreis gibt es an jedem Punkt auf dem Draht ein Potential. Die Potentialdifferenz zwischen zwei beliebigen Punkten in dieser Schaltung wird manchmal als Potentialdifferenz oder Spannung bezeichnet . Den Unterschied zwischen Potential und Potentialdifferenz können Sie hier besser verstehen .

Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Schaltung wie unten gezeigt:

Gehen Sie davon aus, dass die Potentiale bei$A,B,C$Sind$V_A,V_B, V_C$. Die Potentialdifferenz zwischen A und B ist$V_A - V_B$. Die Potentialdifferenz zwischen B und C ist$V_B - V_C$. Wenn wir die beiden addieren, erhalten wir den Ausdruck$V_A - V_C$Dies ist der korrekte Begriff für die Potenzialdifferenz über AC.

Ich hoffe, dass dies deutlich macht, dass Potentialdifferenzen zwischen zwei Punktgruppen addiert werden können, um die Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem letzten Punkt zu erhalten.

Sie haben Ihre Frage im Wesentlichen selbst beantwortet. Sie haben Recht, dass das Potenzial, wie wir es nennen, ein Maß für die Menge an Arbeit ist, die pro Ladungseinheit geleistet würde, wenn sie durch dieses Potenzial bewegt wird.

Elektrische Felder sind insofern konservativ, als die Menge an Arbeit, die aufgewendet werden muss, um ein Teilchen von einem Potential zu einem anderen zu bewegen, genau der Menge an Arbeit entspricht, die DURCH das Teilchen geleistet würde, wenn es eine Rückreise machen würde. Bei einer solchen Hin- und Rückfahrt ist die zugeführte Energie gleich der abgegebenen Energie.

Dies macht die geleistete Arbeit pfadunabhängig, und daher ist die von Ihnen angegebene Regel (eine eigentlich triviale Regel, für deren Angabe eine Person mit dem Namen Kirchoff als LAW anerkannt wird) wahr: Die Summe der Potenziale über jede der Komponenten muss gleich dem Gesamtpotential sein.

Es gibt natürlich keine Unendlichkeit in der Schaltung. Es ist alles relativ zu einer willkürlichen Null. Es ist nicht abzusehen, was das absolute Potenzial tatsächlich ist, und es spielt keine Rolle. Die Motivation für Elektronen, sich zu bewegen, ist der potenzielle UNTERSCHIED zwischen zwei Enden eines Drahts, also sind wir daran interessiert, ihn zu quantifizieren.

Der Potentialunterschied oder die Spannung ist eigentlich der Unterschied in der Höhe/Anzahl von Elektronen oder positiven Ladungen an den beiden Anschlüssen der Batterie oder zwischen den Anschlüssen passiver Elemente. Das Energieerhaltungsgesetz besagt, dass die Gesamtenergie eines isolierten Systems konstant bleibt, weshalb die Summe der Potentialdifferenzen zwischen den passiven Elementen in der Schaltung immer gleich der Potentialdifferenz ist, die von der Quelle / den aktiven Elementen bereitgestellt wird.

Denn Potenzial bedeutet genau, dass Sie an jedem Punkt ihr Potenzial haben und um von Anfang bis Ende zu gelangen, müssen Sie eine Reihe von Schritten machen. Das heißt, ein Sprung kann in eine Reihe von Schritten unterteilt werden, jeder Schritt ist näher am Ziel. Wenn Sie sich dem Ziel nähern, nähert sich Ihr Potenzial dem Zielpotenzial an. Das heißt, Sie haben an jedem Punkt einen gewissen Potenzialunterschied. Es sollte jedoch nicht überraschen, dass ihre Summe gleich der anfänglichen Potentialdifferenz ist. Ich frage mich, wie das Feld aussehen würde, um dies zum Scheitern zu bringen.

Betrachten Sie dies so, als ob Sie sich auf einer Oberfläche einer Landschaft befinden, mit all ihren Höhen und Tiefen. Zeichnen Sie nun eine Kontur, an der Sie sich entlang bewegen möchten. Ja, am Punkt der Spannungsquelle befindet sich ein Aufzug

Also, warum Sie vom Hügel herunterrutschen, müssen Sie den untersten Batteriestand erreichen. Warum zum Teufel beträgt die Differenz der einzelnen Höhen die Gesamthöhe des Hügels? Warum ist die Summe der Schritte gleich der Gesamtstrecke?