Was passiert mit einem Gleichstrom am Ende eines Drahtes?

Diese Frage ist vielleicht etwas passender für den Physik-Stack, aber ich möchte das Wasser hier zuerst testen. Ich steige gerade in die Elektrotechnik ein und im Laufe der Zeit wecken bestimmte Aspekte meine Neugier.

Wenn Sie eine Kreuzung wie den Buchstaben "T" haben, könnten wir sagen, dass die Oberseite des T ein serieller Busdraht oder so etwas ist oder nur ein Draht, der Gleichstrom führt. Dann ist die Basis des "T" ein Anschluss, an den ein Peripheriegerät angeschlossen werden kann, um sich selbst mit Strom zu versorgen, es ist jedoch nicht immer eingesteckt.

Angenommen, im Moment ist nichts an dieses Kabel angeschlossen, was genau passiert dann? Wird der Gleichstrom irgendwie zurückreflektiert? Auch dies mag naiv wirken, aber wenn ein Peripheriegerät angeschlossen ist, bewegen sich die Elektronen von einem Draht tatsächlich physisch in die andere leitfähige Verbindung? Oder induziert die elektromagnetische Energie vom Ende des Drahtes Strom in den angeschlossenen Leiter?

Danke, dass du meine Neugier genährt hast. Ich habe endlos nach dieser Art von Informationen gegoogelt, aber ich tauche immer mit leeren Händen auf, vielleicht kann mich jemand auf etwas gutes Lesematerial hinweisen!

Interessieren Sie sich auch dafür, was mit Wechselstrom mit einer Gleichstromvorspannung passieren würde, z. B. einer Rechteckwelle?
Sie sind an dem Punkt angelangt, an dem Mr. Maxwell schlafen geht und Mr. Ohm aufwacht

Antworten (3)

Eine Möglichkeit, Ihre Frage zu betrachten, besteht darin, sich die "Schaltkreise" anzusehen, von denen Sie sprechen. Wenn ein Draht nicht mit einem anderen Draht verbunden ist, dh der Luft ausgesetzt ist, nennen wir das "offener Stromkreis", und das bedeutet, dass kein Strom durch den Draht fließt. Wenn kein Strom vorhanden ist, gibt es keinen Gleichstrom (I) und es wird keine Energie verschwendet/übertragen. Sie können sich den Luftspalt zwischen zwei nicht angeschlossenen Anschlüssen als "Widerstand" mit einem sehr hohen Widerstand (R) vorstellen. Aus dem Ohmschen Gesetz:

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Wir sehen, warum im "Stromkreis" kein Strom fließt, wenn der Widerstand sehr groß ist:

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Es gibt keine Kraft- (oder Energie-) Übertragung, da die elektrische Leistung (P) ist:

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Wenn der Strom abnimmt, nimmt auch die Leistung ab:

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Wenn Sie den Stecker anschließen, gibt es einen vernachlässigbaren Widerstand zwischen den beiden Leitern (Drähten) und der Widerstand des Stromkreises wird durch das Gerät eingestellt, das Sie daran anschließen (die Ingenieure haben das Gerät so konstruiert, dass es den richtigen Widerstand für die Anwendung hat).

IST das überhaupt hilfreich?

*Quelle: Ich bin Ingenieur.

Ja das ist sehr hilfreich. Wenn ich Ihnen also richtig folge, benötigt das Peripheriegerät dann auch einen weiteren Kontaktpunkt zu einem Pfad mit geringem Widerstand. Wie Masse, damit der Strom tatsächlich fließt? und vielleicht hätte der Stecker dafür ein separates Kabel, oder vielleicht hat sogar das Gerät eine eigene Masse?
Ja, das Gerät muss einen anderen Draht oder "Masse" haben, damit der Strom fließen kann. Aber wahrscheinlich hat der Stecker mindestens 2 unabhängige Leiter (z. B. einer ist das Signalkabel und der andere ist Erdungs- oder Referenzkabel), wie Sie es im Netzstecker oder in einem USB-Kabel oder in fast allen anderen Steckern sehen.

Strom ist die Bewegung von Energie von einem Spannungspotential zu einem anderen Spannungspotential entlang eines leitenden Pfades. Zum Beispiel 5 V positiv auf 0 V Masse über einen Widerstand.

Wenn es keinen Weg für den Strom gibt, um sich zu bewegen, gibt es keinen Strom. Stellen Sie es sich wie ein Wasserbecken vor. Wenn das Wasser nirgendwohin fließen kann, steht es still. Es bleibt still. Fügen Sie einen Pfad hinzu, wie ein Leck im Pool, und das Wasser bewegt sich. Das ist aktuell.

Eigentlich ist Strom der Ladungsfluss , nicht Energie. Das Vorhandensein eines Stroms erfordert keine Spannungsänderung. Die Tatsache, dass wir typischerweise bei einer Potentialänderung auf einen Strom stoßen, ändert nichts an der Definition von Strom.
@JoeHass Wie kann man Strom ohne Spannungsänderung haben?
Elektronen, die durch den freien Raum wandern, bilden einen Strom. Bis sie mit einem elektromagnetischen Feld oder Materie interagieren, gibt es keine Energieänderung, also keine Spannungsdifferenz auf ihrem Weg. Sie können argumentieren, dass ein solcher Pfad in der Natur sehr selten oder äußerst unwahrscheinlich ist, aber wenn er für ein einzelnes Elektron nur einen Millimeter lang im leeren Raum existiert, müssen wir zugeben, dass es möglich ist, einen Strom ohne Spannung zu haben.
@JoeHass Theoretisch oder technisch korrekt, aber für praktische Zwecke bedeutet das nein, oder?
Entschuldigung, ich habe über die Definition von Strom gesprochen, also bedeutet "technisch korrekt" ja. Der Punkt ist, dass die Existenz eines Stroms per Definition nicht von einer Spannungsänderung abhängt. Ich denke, wenn Sie mit "Strom ist ..." beginnen, sollten Sie eine angemessene Definition von Strom angeben . Man könnte sagen, dass eine Spannung notwendig ist, um einen Strom in typischen Situationen der realen Welt zu erzeugen , die nicht ideale Leiter beinhalten, aber die Definition von Strom erfordert keine Änderung der Spannung.
@JoeHass, also wette ich, du würdest alles über Newtonsche Physik überspringen und auch für Grundschüler direkt zur Quantenmechanik springen?

Der Strom in einem Draht besteht aus Elektronen, die frei herumwandern können, wo immer ein elektrisches oder magnetisches Feld (oder eine Ansammlung von Ladung, um es anders auszudrücken) sie antreibt. Selbst bei hohen Strömen bewegen sie sich sehr langsam entlang eines Drahtes, weil es so viele von ihnen gibt. Diese Elektronen werden oft als "Elektronenmeer" bezeichnet und sind lose gebundene äußere Elektronen in Metallatomen. Sie können sich leicht von Atom zu Atom verschieben. Ja, sie können von einem Metall zum anderen wechseln. In einem Wechselstromkreis wackeln sie hin und her, anstatt in eine Richtung zu driften.

Ihr baumelnder Draht kann an einem Ende mehr Elektronen haben als am anderen, wenn ein elektrisches Feld vorhanden ist, beispielsweise von einem anderen Draht, der in der Nähe endet und eine andere Spannung hat. Aber in einem Gleichstromkreis fließt nach dem Gleichgewicht kein Strom - theoretisch. In Wirklichkeit kann man sich den baumelnden Draht auch als einen Fleck vorstellen, bei dem der Leiter in der Fläche größer wird. Im Draht kann ein gewisser Strom quer fließen. Sie können das elektrische Feld um das physikalische Layout herum abbilden, und jenseits einer sehr kurzen Entfernung entlang des T ist der Effekt unbedeutend.

Wenn ein Gerät an das T angeschlossen wird, schließt es einen Stromkreis zurück zur negativen Seite der Stromquelle und dies erzeugt ein Potential, ein elektrisches Feld, entlang des Drahtes und die Elektronen bewegen sich. Seit Ben Franklin die Ladung umgekehrt hat, so wie wir + und - verwenden, fließen die Elektronen wirklich von Masse nach +. Zum Glück ist es der Mathematik egal. Ich habe ein EE-Lehrbuch, das die gesamte Einführung in Schaltungen in korrekten Elektronenflussbegriffen enthält. Ich habe das kostenlose Beispiel für Lehrer und weiß nicht, ob es jemals jemand in einer Klasse verwendet hat. Sie könnten eine Meuterei haben, wenn Studenten feststellen, dass sie 120 Dollar für ein Lehrbuch bezahlt haben, das alles "rückwärts" macht.

Was passiert mit einem Gleichstrom am Ende eines Drahtes?
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