Als wir in das Konzept der Potentialdifferenz eingeführt wurden, wurde uns das Beispiel des Wasserflusses zwischen zwei Bechern durch ein Rohr gegeben. Wasser fließt durch das Rohr von einem Becher mit einer höheren Wassermenge zu einem zweiten Becher mit einer geringeren Wassermenge.
Ich habe verstanden. In einem Becher ist mehr Wasser, also fließt es in den anderen Becher. Ich dachte dann, da an einem Pol der Batterie mehr Elektronen und am anderen Pol weniger Elektronen sind, fließen Elektronen. Dies war leicht als Potentialdifferenz zu verstehen. Aber dann kam diese Definition: "Potentialdifferenz ist definiert als die Arbeit, die beim Bewegen einer Ladung von einem Punkt zu einem anderen Punkt verrichtet wird".
Ich kann nicht herausfinden, wie die beiden Konzepte miteinander zusammenhängen. Und wenn die zweite Definition die eigentliche Bedeutung des Begriffs ist, dann verstehe ich nicht, wie sie einen Stromfluss verursachen kann, da es die Arbeit eines Elektrons ist. Sie liefert keinen Grund für den Ladungsfluss. Bitte kann mir das jemand erklären.
Wenn Sie die Analogie des Wasserkreislaufs verwenden, entspricht das Wasservolumen der Ladung und der Differenz zwischen den Flüssigkeitshöhen
entspricht der Potentialdifferenz.
Eine Wasserpumpe im Kreislauf wird mit Energie versorgt und hebt das Potential (Energie) des Wassers mit der äquivalenten Zelle durch eine elektrochemische Reaktion an, um das Potential (Energie) beweglicher Ladungsträger zu erhöhen.
Die Wasserpumpe hebt die Wassermasse in vertikaler Höhe an
Wird besorgt
Arbeitsaufwand und damit der Potentialunterschied zwischen dem Wasser oben und unten ist
.
Die Zelle erhöht das Potential der Einheit positiver Ladung, wenn sie vom Minuspol zum Pluspol geht, auf Kosten von
Menge an chemischer Energie.
wird die Potentialdifferenz zwischen den beiden Zellenanschlüssen genannt.
Ihre angeschlossenen Becher beispielsweise mit unterschiedlich hohen Wassermengen gefüllt, sagen wir
Und
mit
, ist äquivalent zu zwei Kondensatoren, die miteinander verbunden sind, wobei die Potentialdifferenz über den Platten jedes Kondensators unterschiedlich ist, sagen wir
Und
mit
.
Der Endzustand der Becher ist der Wasserstand, der in jedem Becher gleich ist, weil Wasser von Becher 1 zu Becher 2 geflossen ist, und der Endzustand für die Kondensatoren ist, dass die Potentialdifferenzen über jeden der Kondensatoren gleich sind, weil Ladung geflossen ist von Kondensator 1 nach Kondensator 2.
Ihre Verwirrung rührt von einem Missverständnis der Flüssigkeitsanalogie her. In der Flüssigkeitsanalogie wird die einzige Arbeit im System durch die Schwerkraft verrichtet, und das Potential ist das Gravitationspotential (dh die Höhe). Wenn Sie dem Wasser einen Weg geben, durch den es fließen kann, fließt es auf die niedrigstmögliche Höhe. Wenn Sie Elektronen einen leitenden Weg zum Durchfließen geben, fließen sie auf ähnliche Weise zum niedrigstmöglichen Potential. Die Potentialdifferenz ist in diesem Sinne analog zur Höhendifferenz.
Im anderen Sinne ist die Potentialdifferenz in der Flüssigkeitsanalogie die Menge an Arbeit, die an einer Einheitsmasse der Flüssigkeit geleistet wird, wenn sie von einem Punkt zum anderen bewegt wird. Diese Arbeit wird durch oder gegen die Schwerkraft geleistet und hängt somit nur von der Wasserhöhe ab, sodass die Analogie konsistent bleibt. In ähnlicher Weise ist die elektrische Potentialdifferenz die Menge an Arbeit, die an einer Einheitsladung verrichtet wird, wenn sie von einem Ort zum anderen bewegt wird.