Wie verhält sich das Ohmsche Gesetz zur Energieübertragung?

Versuch dieses Missverständnis auszuräumen:

Ich beginne mit einem Widerstand von 1 Ohm am Kabel und 6 Ampere, was 6 Volt ergibt. Wenn ich jedoch auf den Widerstand treffe, steigt der Widerstand auf beispielsweise 3. Nimmt der Strom mit der gleichen Geschwindigkeit ab, mit der der Widerstand zunimmt? Wenn also der Widerstand auf 3 sinkt, ist der Strom 2, so dass ich am Ende eine Potentialdifferenz von 6 habe? Wenn das der Fall ist, warum verliere ich dann nach der ersten Komponente 3 Volt, da sich die Potentialdifferenz nicht ändert?

In einer Schaltung, wie Sie sie gezeichnet haben, ÄNDERT sich der Strom NICHT um die Schleife herum. Alle Elektronen, die an einem Ende beginnen, müssen am anderen Ende ankommen. Betrachten Sie es stattdessen als eine Straße, die mit mehreren Fahrspuren beginnt und sich dann verengt. Alle Autos versuchen, die enge Strecke zu überqueren, aber sie landen näher beieinander (mehr Kollisionen = mehr Wärmeableitung). Ich habe versucht, es mit einem Diagramm zu veranschaulichen:

Weniger "Spuren" = mehr Elektronen pro Spur = höherer Widerstand = größerer Spannungsabfall und Verlustleistung. Der Gesamtspannungsabfall wird von der Batterie vorgegeben – wie er sich am Ende auf die verschiedenen Komponenten verteilt, hängt von deren relativen Widerstand ab. Wenn die Schaltung mehrere Vorwiderstände umfasst$R_i$dann ist der Spannungsabfall über einem von ihnen

Mit anderen Worten, es skaliert mit dem Widerstand jeder Komponente, gerade weil der Strom in jeder Komponente gleich ist.

Es gibt eine Energieübertragung, wenn sich das Potential ändert, nicht die Potentialdifferenz. Das (elektrische) Potential, gemessen in Volt, ist die elektrische potentielle Energie (EPE) einer Einheitsladung an einem bestimmten Punkt im Stromkreis.

Stellen Sie sich also ein Teilchen einer Einheitsladung vor, das sich in Stromrichtung bewegt. Es beginnt mit einem höheren Potential (daher höherem EPE) und wandert durch den Stromkreis. Wenn die Einheitsladung durch Widerstände wandert, findet eine Energieübertragung von EPE auf Wärme statt. Die Einheitsladung verliert also EPE, wenn sie durch den Widerstand geht, und verliert somit an Potenzial. Schließlich kehrt die Einheitsladung zur Batterie zurück und kommt mit einem niedrigeren Potential an. Die Batterie stellt dann das Potential der Einheitsladung auf ihren normalen Pegel wieder her.

Wenn Sie eine Analogie wünschen, kann eine Gravitationspotentialenergie übernommen werden: Stellen Sie sich vor, Sie haben ein bestimmtes GPE und Sie befinden sich auf einem Schlitten, der auf einem glatten, horizontalen Weg gleitet. In dieser Analogie sind Sie der Ladungsträger, und der glatte, horizontale Pfad ist ein idealer Draht mit null/vernachlässigbarem Widerstand. Dann rutscht Ihr Schlitten einen Abhang hinunter. Die Steigung ist analog zum Widerstand, bei dem Sie statt EPE in Wärme umzuwandeln, GPE in KE umwandeln. (Der Wert von KE, den der Schlitten in dieser Analogie hat, spielt keine Rolle). Am Ende sind Sie und Ihr Schlitten ganz weit unten. Ein Aufzug bringt Sie also wieder zurück auf die Starthöhe (die Batterie).

Wenn Sie sich fragen, wo EPE entsteht, dann baut die Batterie nach meinem grundlegenden Verständnis ein elektrisches Feld entlang des Drahtes auf, um Ladungsträger entlang zu beschleunigen, und es ist dieses Feld, das das EPE liefert (wie das Gravitationsfeld auf der Erde GPE liefert ), sozusagen.