Wenn wir über Potentialunterschiede in einer Schaltung sprechen, über wessen geleistete Arbeit sprechen wir?

Es gibt zwei Definitionen, die verwendet werden, um die elektrische Potentialdifferenz zu definieren:

• Das elektrische Potential am Ort$B$relativ zum elektrischen Potential an der Position$A$ist die Arbeit, die von einer externen Kraft geleistet wird, um eine positive Einheitsladung von einer Position zu nehmen$A$positionieren$B$.
• Das elektrische Potential am Ort$B$relativ zum elektrischen Potential an der Position$A$ist minus der Arbeit, die das Feld verrichtet, um eine Einheit positiver Ladung von der Position zu nehmen$A$positionieren$B$.

Diese beiden Definitionen sind äquivalent, da die äußere Kraft die gleiche Größe, aber entgegengesetzte Richtung zur Kraft auf die Ladung aufgrund des Feldes hat, dh$\vec F_{\rm external} + \vec F_{\rm field}=0$und so ist die an der positiven Einheitsänderung geleistete Nettoarbeit Null, was wiederum bedeutet, dass sich die kinetische Energie der Ladung nicht ändert.
Mit der tatsächlichen Behauptung, dass das System so ist, ist die Einheit positiver Wandel und technisch beide Kräfte,$\vec F_{\rm external}$Und$\vec F_{\rm field}$sind äußere Kräfte.

In der Schaltungstheorie ist es üblich, wenn das Potential und nicht die Potentialdifferenz verwendet werden soll, einen Knoten als Nullpunkt des Potentials zuzuweisen und diesen als Masse oder Erde zu bezeichnen.

Obwohl verwandt, ist ein anderes Konzept das der elektrischen potentiellen Energie, und die Definition einer Differenz in der elektrischen potentiellen Energie bezieht sich auf die Arbeit, die von externen Kräften geleistet wird, oder abzüglich der Arbeit, die das elektrische Feld leistet, um die Ladungen aus der Anordnung der Ladungen zu entnehmen$C$zur Gebührenordnung$D$.

Eine einzelne Ladung allein kann keine elektrische potentielle Energie haben, die eine Eigenschaft ist, die eine Anordnung von Ladungen hat.

Versuchen Sie nun, Ihre Frage zu beantworten.

Nehmen Sie an, dass das System eine einzelne (der Einfachheit halber positive) Ladung ist$Q$die sich in einem externen elektrischen Feld wiederfindet, das von etwas außerhalb des Systems erzeugt wird.
Die einzelne Ladung erfährt aufgrund des Feldes eine Kraft$\vec F_{\rm field}$und beschleunigen, dh aufgrund der vom externen elektrischen Feld verrichteten Arbeit kinetische Energie gewinnen.
Diese einzelne Ladung interagiert mit dem Gitter, das aus geladenen Ionen besteht, und der Gewinn an kinetischer Energie wird durch die Wärmemenge (oder andere Energieformen, z. B. Licht in einer LED), die erzeugt wird, wenn die kinetische Energie verloren geht, ausgeglichen.
Woher kommt diese Hitze?
Es kommt von dem elektrischen Feld, das von wer weiß was erzeugt wird.
Anstatt über Kräfte zu sprechen, kann man die Situation auch mit dem elektrischen Potential beschreiben und sagen, dass das elektrische Potential der einzelnen Ladung abgenommen hat.
In diesem Fall könnte man sagen, dass die an der Ladung geleistete Arbeit durch das elektrische Feld erfolgt$-Q\Delta V$Wo$\Delta V$ist die Änderung des elektrischen Potentials (die elektrische Potentialdifferenz).
Beachten Sie, dass es in diesem Zusammenhang falsch wäre zu sagen, dass die einzelne Ladung elektrische potentielle Energie verloren hat.

Betrachten Sie nun einen geladenen Kondensator.
Der Kondensator hat in seinem elektrischen Feld eine Menge elektrischer potentieller Energie, und irgendwann musste etwas arbeiten, um Ladungen zu trennen und die elektrische potentielle Energie des Kondensators zu erhöhen.
Der Kondensator würde auch eine Potentialdifferenz über seinen Platten haben.

Stellen Sie sich ein System vor, das aus einem geladenen Kondensator besteht, dessen Anschlüsse mit einem Widerstand verbunden sind.
Positive Ladung fließt vom positiven Anschluss des Kondensators durch den Widerstand und zum negativen Anschluss des Kondensators.
Dadurch wird die elektrische potentielle Energie des Systems verringert und eine gleiche Wärmemenge im Widerstand erzeugt.
Die auf dem Kondensator gespeicherte Ladungsmenge würde abnehmen.
In einfachen Worten können Sie sich vorstellen, dass eine sich bewegende positive Ladung im Widerstand dem elektrischen Feld ausgesetzt wird, das von den Ladungen auf dem Kondensator erzeugt wird, wobei dieses elektrische Feld Arbeit an der sich bewegenden positiven Ladung leistet.
Die sich bewegende positive Ladung bewegt sich von einer Position mit relativ hohem elektrischem Potential zu einer Position mit relativ niedrigem Potential und wird dabei bearbeitet.

Betrachten Sie schließlich einen "seltsamen" Kondensator, bei dem zwischen seinen Platten (Anschlüssen) eine elektrochemische Reaktion stattfindet.
Diese elektrochemische Reaktion kann positive Ladungen vom Minuspol zum Pluspol bewegen und hält eine konstante Potentialdifferenz zwischen den Klemmen aufrecht.
Dies ist eine Zelle, in der die chemische Energie des Systems (Batterie) in elektrische potentielle Energie umgewandelt wird.
Verbinden Sie nun einen Widerstand über die Anschlüsse der Zelle.
Das elektrische Feld außerhalb der Zelle verläuft vom Pluspol zum Minuspol.
Unter dem Einfluss dieses externen elektrischen Feldes bewegen sich positive Ladungen vom positiven Anschluss durch den Widerstand und erreichen den negativen Anschluss der Zelle.
Dieses externe elektrische Feld wirkt auf die sich bewegende positive Ladung mit dem Ergebnis, dass im Widerstand Wärme erzeugt wird.
Diese sich bewegende positive Ladung ist von einem höheren Potential auf ein niedrigeres Potential übergegangen und infolgedessen hat das System (Zelle & Widerstand $) etwas elektrische potentielle Energie verloren. Mit
der Zelle bewegt sich jedoch die sich bewegende positive Ladung vom negativen Anschluss zum positiven Anschluss und nimmt zu sein Potential und führt somit zu einer Erhöhung der elektrischen potentiellen Energie des Systems.

Insgesamt stellt sich ein Gleichgewicht ein und die elektrische potentielle Energie des Systems bleibt gleich.
Nach Abschluss eines vollständigen Stromkreises ist das Potential der bewegten positiven Ladung unverändert.
Chemische Energie wurde in eine gleiche Menge Wärme umgewandelt.

Auf wessen geleistete Arbeit beziehen sich die 6V?

Beim Bewegen einer Ladung$+Q$vom positiven Pol der Zelle zum negativen Pol der Zelle das von der Zelle erzeugte externe elektrische Feld$6\, Q$Arbeitseinheiten an der bewegten Ladung sinkt das Potential der bewegten Ladung ab$6\, V$Und$6\,Q$Wärme wird im Widerstand erzeugt.

Beim Bewegen der Ladung$+Q$Vom Minuspol der Zelle zum Pluspol der Zelle in entgegengesetzter Richtung zur Richtung des elektrischen Feldes im Inneren der Zelle vollzieht sich der elektrochemische Prozess$6\,Q$Arbeitseinheiten auf die Ladung und hebt sein Potenzial dadurch an$6\, V$.

Wenn die bewegte positive Ladung einen vollständigen Stromkreis umläuft, ändert sich ihr Potential nicht, die elektrische potentielle Energie des Systems ändert sich nicht, auf die bewegte Ladung wirkende Kräfte leisten Arbeit, die zu einer Änderung von führt$6\, Q$Einheiten chemischer Energie, in die umgewandelt wird$6\,Q$Wärmeeinheiten.

Treffen Sie Ihre Wahl.

"Es scheint mir, dass wir, wenn wir über PD um eine Ladung herum sprechen (dh eine Potentialdifferenz zwischen unendlich und einem Punkt), über die Arbeit sprechen, die pro Ladungseinheit von einem externen Agenten geleistet wird."

Du hast absolut recht; Die meisten Lehrbücher definieren Potential und Potentialdifferenz aufgrund einer statischen Aufladung auf diese Weise. Solche Definitionen sind (meistens!) richtig, aber meiner Meinung nach ziemlich ungeschickt. Es ist nicht erforderlich, eine externe Agentur hinzuzuziehen. Die Definition, die ich bevorzuge, ist, dass der pd zwischen A und B (der Betrag, um den das Potential von A größer ist als das von B) die Arbeit ist, die das Feld pro Ladungseinheit an einer Testladung von A nach B verrichtet .

Die Arbeitsmenge pro Einheitsladung in dieser Definition ist tatsächlich gleich der Arbeitsmenge pro Einheitsladung, die von einer externen Agentur erbracht werden müsste, um eine Testladung von B nach A zu verschieben (unter der Annahme, dass sich der KE des Tests nicht ändert Ladung!), aber warum eine externe Instanz in die Definition einer elektrischen Größe einbeziehen, die aus einem elektrischen Feld entsteht?

[Es ist natürlich durchaus möglich, dass eine Testladung in einem elektrischen Feld ohne eine andere externe Instanz als das Feld von A nach B gelangt. Ein Beispiel wäre die Beschleunigung von Elektronen in einer Elektronenkanone. Elektrischer PE geht verloren und kinetische Energie wird gewonnen.]

In einem Stromkreis mit einer Batterie erledigt die Batterie ihre Arbeit, indem sie chemische Energie in die potentielle Energie der Ladungen am Anschluss der Batterie umwandelt.

Dann wird diese potentielle Energie der Ladungen in ihre kinetische Energie und Wärme oder je nach Art der Last in andere Energieformen umgewandelt, wenn sich die Ladungen im Stromkreis bewegen. Wir können also sagen, dass die Ladungen ihre potenzielle Energie verbrauchen oder dass die Ladungen eine gewisse Arbeit verrichten, während sie durch den Stromkreis fließen.