Wie „entscheidet“ sich Elektrizität über ihren Weg? [Duplikat]

Anstatt zu denken, dass Ihr Körper leer ist und dass ein geladener Draht Elektronen einzeln durch Sie und in den Boden schieben muss (Blut ist tatsächlich voller Ladungsträger), wäre eine bessere Analogie eine sehr lange Schlange von aufdringlichen Menschen.

Wenn sich der Eingang zum Apple Store nicht öffnet, spielt es keine Rolle, wie sehr der Typ hinten drückt – nichts bewegt sich. Das Berühren des Bodens mit den Füßen ist analog zum Öffnen dieser Vordertür und dem Ermöglichen der gesamten Warteschlange, sich auf einmal zu bewegen, mit der schiebenden (elektromotorischen) Kraft, die durch die Differenz des elektrischen Potenzials zwischen dem geladenen Draht und dem Boden bereitgestellt wird. Jedes Elektron, das Ihren Fuß verlässt, wird geschoben und durch ein Elektron ersetzt, das aus dem Draht in Sie eintritt.

Unnötig zu erwähnen, dass Ihr ganzer Körper, wenn Sie mit den Füßen nicht den Boden berührt haben, das gleiche Potenzial wie der Draht annimmt – Sie werden zu einer Verlängerung dieses Drahts, einer langen Schlange ungeduldiger Ladungsträger, die darauf warten, durch jede verfügbare Tür zu platzen. Wenn die Drahtspannung hoch genug ist, müssen Sie den Boden nicht berühren - das hohe Potential wird Elektronen von Luftmolekülen abstreifen - eine Koronaentladung von Ihren hervorstehenden Körperteilen wird nicht angenehm sein.

Wo wir gerade beim Thema sind, gehen Sie nicht davon aus, dass Schuhe Sie immer retten werden. Der menschliche Körper kann auch als Kondensator fungieren (wobei Ihre Füße und der Boden die gekoppelten Leiter und Ihre Schuhe das dielektrische Material sind). Durch Kondensatoren können Wechselströme fließen.

Die Antworten von Gregsan und Kieran sind aufschlussreiche Analogien und die aufdringlichen Elektronen sind sicherlich ein Teil der Antwort.

Es gibt noch einen weiteren Aspekt des "Entscheidungs"-Prozesses und das ist die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen. Es gibt ein Kapitel im zweiten Band der Feynman Lectures on Physics - ich habe es nicht bei mir, aber der relevante Abschnitt wird kurz nach dem Poynting-Theorem und dem Energiefluss sein - wo Feynman einen einfachen Gleichstromkreis und was passiert, diskutiert im Detail, wenn der Schalter geschlossen ist. Das wäre eine gute Referenz für Sie.

In einem sehr realen Sinne wird Energie NICHT durch die Drähte übertragen, sie wandert durch den freien Raum um die Drähte herum: Die Elektronen in den Drähten spüren das sich ausbreitende Feld und werden entsprechend verschoben, wodurch die üblichen Randbedingungen mit hoher Leitfähigkeit entstehen, die dann leite die "sondierenden" Wellen. Jede Änderung in einem Stromkreis erzeugt Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, die dann den Rest des Stromkreises „sondieren“ und sich somit als Reaktion auf die Welle verschieben können oder nicht. Wenn Sie also den Boden berühren, breitet sich eine Welle zurück zur Stromquelle aus, und eine komplexe Folge verstreuter Wellen springt zwischen Ihnen und anderen Teilen des Stromkreises hin und her, während die neuen, tödlichen, stationären Bedingungen Gestalt annehmen.

Die Übertragungsleitungstheorie ist ein guter Ausgangspunkt, um in diese Richtung zu denken, indem sie Ihnen einfache Wellenlösungen gibt, mit denen Sie über Änderungen nachdenken können, die dem Rest der Schaltung durch eine als Spannungs- / Stromwelle verbreitete "Benachrichtigungs" -Nachricht "mitteilen", die zusammen mit Die (theoretisch unendliche) Folge von Streuwellen, die es erzeugt, führt zu einer Verschiebung der stationären Bedingungen.

Angenommen, Sie haben einen "Strom" in einem Draht eines Elektrons und es gibt zwei mögliche Wege für das Elektron mit jeweils unterschiedlichem Widerstand. Dann wird das Elektron mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% durch den einen oder anderen gehen, unabhängig vom einfachsten Weg.

Wenn Sie nun viele Elektronen haben, durchlaufen sie zunächst auch diesen zufälligen Prozess. Aber nach sehr kurzer Zeit wird der Weg mit mehr Widerstand mehr mit Elektronen "verstopft" und schwerer zu erreichen sein. Die Elektronen werden also von nun an mehr den einfacheren Weg nehmen. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis sich die beiden ausbalancieren. Dies geschieht jedoch über einen sehr kurzen Zeitraum.

In diesem Sinne sind die Eigenschaften von Widerstand und Strom makroskopisch , dh sie machen nur bei sehr großen Zahlen und ausreichend langen Zeitskalen Sinn.