¿Lo que ' s la razón detrás de la corriente restante lo mismo después de pasar por una resistencia?

Question

Me he estado preguntando por qué esto realmente suceda, me refiero a que por intuición si los electrones son impulsados por el CEM (haciendo caso omiso de los cables de la resistencia), $n$ coulombs pase por un punto por segundo, hasta que encuentro algo que ralentiza por lo tanto la tasa de flujo de cambio. ¿Por qué el actual siguen siendo las mismas?

Una respuesta vi en alguna parte que tenía sentido para mí es que, de hecho, se ralentiza a los electrones hacia abajo, pero los electrones pierden parte de su energía para compensar la pérdida de velocidad en un camino que llevaría a la corriente de regreso a la corriente constante, y esta pérdida de energía se llama caída en la tensión y es por eso que el voltaje disminuye cuando se ejecuta sobre un poco de resistencia, ¿es esto cierto?

Answer 1

¿Cuál es la razón detrás de la actual restantes de la misma después de pasar por una resistencia?

Porque, debido a la redistribución de los cargos (y tensiones), el campo eléctrico en el interior de una resistencia es más fuerte que el campo eléctrico dentro de un cable.

Esta redistribución se produce de forma automática. Inicialmente, el campo eléctrico está distribuida de manera uniforme y los electrones en el alambre se mueven más rápido que los electrones dentro de la resistencia. Como resultado, los electrones se acumulan en frente de la resistencia y los iones positivos se acumulan detrás de él. Esto aumenta la tensión y la intensidad de campo eléctrico a través de la resistencia, causando que los electrones en el interior de la resistencia a moverse más rápido.

Dado que el voltaje de la batería sigue siendo la misma, el aumento de la tensión en la resistencia conduce a la disminución de la tensión y, por tanto, la disminución de la intensidad de campo eléctrico en el alambre, causando que los electrones en el alambre se mueven más lentamente.

Como los electrones en la resistencia de moverse más rápido y más rápido y los electrones en el alambre se mueven más lento y más lento, en algún momento, sus velocidades se igualan. En este punto, la redistribución de los cargos que se detenga y la corriente en todas las partes del circuito será el mismo.

Answer 2

Sí, es cierto.

Cargo no puede desaparecer. O aparecer. Este es Kirchhoff de la ley actual. Para una corriente constante, toda la carga que entra en cualquier momento, cada segundo, también debe salir de ese momento, cada segundo:

$$\sum i_{in}=\sum i_{out}$$

De lo contrario, el cargo se acumulan en ese punto. Y, finalmente, la enorme carga total acumulado será lo suficientemente grande como para repeler cualquier otra de entrar en carga lo suficientemente grande como para equilibrar la tensión de la batería - y de todos los dejaría de fluir. Ya que esto no suceda, la carga no es la acumulación de cualquier lugar, así que de Kirchhoff de la actual ley debe ser cierto.

Entonces, ¿qué está sucediendo?

Al encender la batería / voltaje de la fuente, los cargos son "empujados" hacia adelante por el voltaje de la batería. La primera carga se apresura con casi la velocidad de la luz. Muy, muy rápidamente se alcanza la resistencia. Aquí está ralentizado. Todos los cargos detrás de él ahora tiene que hacer cola y esperar en línea - se ralentizan así. Pronto todos se mueven exactamente en la misma velocidad.

Al salir de la resistencia de la carga continúa con la velocidad a la que salió, con lo cual, naturalmente, es la misma que la velocidad de todos los que están esperando en línea.

Así que, ahora, de repente, toda la carga se mueve a la misma velocidad. En otras palabras, la corriente (cantidad de carga que pasa por segundo) es el mismo en todas partes.

El empuje de los cargos, por otro lado, es de gran tamaño antes de la resistencia y cero (relativamente) después de la resistencia. De la misma manera que la presión de una manguera de agua es grande, pero tan pronto como el agua, no hay presión. La presión es liberada. Del mismo modo, la tensión se redujo.

La tensión de alimentación es "pasado", a través de la resistencia, por así decirlo, y nos hablan de ella como una caída de voltaje. Y el pleno de la "presión" / el voltaje suministrado por la batería será gastado. En otras palabras, la totalidad de la tensión de alimentación debe ser de quita y se extiende sobre todos los componentes a lo largo del camino en el circuito. Lo que conduce a Kirchhoff de la otra ley, su voltaje de ley o bucle de la ley: todos los "pasado", el voltaje en un circuito de bucle debe necesariamente igual a lo que está siendo suministrada a otra parte: $$\sum v_{added}=\sum v_{dropped}$$

Answer 3

Corriente de nosotros una medida de la cantidad de carga que pasa por un punto dado (o sección transversal de un alambre.

Si las corrientes no fueron iguales en todos los puntos en un circuito simple, no habría cargos de entrar o salir del circuito. Sin embargo, esto no sucede.

Tubo de agua de la analogía: la actual es algo así como los litros por minuto que pasan por un punto determinado. Si no hay fugas o tuberías adicionales de la incorporación, en cada momento, no tiene que ser el mismo caudal de agua en litros por minuto.

Answer 4

Comparar el conductor de una pipa de agua: la tasa de flujo en la tubería de agua es el mismo en todas partes (suponiendo que no hay sucursales o fugas o lo que sea). Ahora introducir una restricción en la tubería, o una válvula que es un medio cerrado. En esta nueva situación, la tasa de flujo en la tubería es menor, pero es inferior en todas partes en el tubo antes y después de la constricción. El caudal es el mismo en todas partes en el tubo (pero no igual que antes).

Lo mismo es cierto en un conductor: en un conductor con una resistencia a la corriente (tasa de flujo) será menor que en un conductor sin (dado el mismo voltaje), pero cada conductor tendrá la misma corriente en todas partes.

Answer 5

He encontrado una buena explicación llamado el Modelo de Drude, un simple modelo mecánico propuesto por el físico alemán Paul Drude en 1900. Se basa en la idea de que los portadores de carga rebote al azar a altas velocidades, con un promedio de impulso de

$$\langle \vec{p} \rangle = q\vec{E}\tau$$

donde $q$ es el costo de un portador (es decir, la carga del electrón), $\vec{E}$ es el vector del campo eléctrico y $\tau$ es el promedio de tiempo entre los rebotes.

Citando el artículo de la wikipedia, utilice las siguientes sustituciones

$$\langle \vec{p} \rangle = m\langle \vec{v} \rangle,\; \vec{J} = nq\langle\vec{v}\rangle$$

donde $m$ es la masa del electrón, $n$ es el número de la densidad de los portadores de carga, $\langle \vec{v} \rangle$ es la velocidad promedio y $\vec{J}$ es la densidad de corriente. Esto nos da:

$$\vec{J} = \left(\frac{nq^2\tau}{m}\right)\vec{E}$$

Ahora considere la posibilidad de una resistencia con el orientado al área de la sección transversal $\vec{S}$. Multiplicar la fórmula anterior junto con $\vec{S}$ para obtener la corriente a través de $\vec{S}$:

$$I = \vec{J}\cdot\vec{S} = \left(\frac{nq^2\tau}{m}\right)\vec{E}\cdot\vec{S}$$

Por simplicidad, suponga $\vec{E}$ e $\vec{S}$ son constantes y en paralelo, y que $|\vec{E}|=\Delta U/L$, donde $\Delta U$ es la diferencia de voltaje y $L$ es la longitud de la resistencia. Esto nos da la actual en términos de la diferencia de tensión entre los tiempos de un factor:

$$I = \left(\frac{nq^2\tau}{m}\right)\frac{\Delta U\,S}{L} = \left(\frac{nq^2\tau S}{mL}\right)\Delta U$$

Esta es la ley de Ohm si identificamos $\left(\dfrac{nq^2\tau S}{mL}\right)=\dfrac{1}{R}$.

Nota: el anterior solo muestra el estado estacionario de la situación. Que realmente no se explica cómo el local y los voltajes de Kirchoff de las condiciones de alcanzar este estado estacionario después de que el voltaje es aplicado inicialmente. Pero el modelo de Drude también puede manejar de tiempo variable dinámica. Por favor, consulte el artículo de la Wikipedia para más detalles.