Elektryczność podąża ścieżką najmniejszego oporu?

To nieprawda. Aby to zobaczyć, możesz spróbować eksperymentować z niektórymi bateriami i żarówkami. Podłącz dwie żarówki o różnych mocach (czyli o różnych oporach) równolegle do jednej baterii:

 ------------------------------------------ | | | Battery Bulb 1 Bulb 2 | | | ------------------------------------------ 

Obie żarówki zaświecą się, chociaż z różną jasnością. Oznacza to, że prąd przepływa zarówno przez tę z większym oporem, jak i przez mniejszą.

Komentarze

• Czy można na to spojrzeć, opisując żarówkę o mniejszej rezystancji jako osiągnięcie punktu nasycenia, po którym ścieżki przewodzące stają się równie odporne? Być może ” punkt nasycenia ” jest błędną nazwą i każda żarówka powinna być postrzegana jako mająca nieskończenie wiele, nieskończenie małych punktów nasycenia, ale z różnymi współczynnikami ra tes of saturation?

Nie. To stwierdzenie nie jest poprawne. Current wybierze dowolną dostępną ścieżkę. Oznacza to, że może nawet przebić się drogą wycieku z drutu do otaczającego powietrza, co jest postrzegane jako iskry, gdy następuje przebicie dielektryczne powietrza. Być może zamierzasz mieć na myśli to, dlaczego prąd rozprowadza się w odwrotnym stosunku rezystancji, biorąc pod uwagę tę samą różnicę potencjałów w różnych elementach rezystancyjnych.

Prawo Ohma $ I = \ frac {V} {R} $ wyjaśniłoby, o co prosisz. Biorąc pod uwagę wspólny potencjał, ilość prądu przepływającego przez element rezystancyjny jest odwrotnie proporcjonalna do oporu . Oznaczałoby to, i miejmy nadzieję, odpowiedź na twoje pytanie, że przez ścieżkę o niższym oporze będzie przepływał większy prąd i odwrotnie. (Normalnie opór powietrza jest tak duży, że prąd pokonuje tę ścieżkę i wyciek z kabla jest pomijalnie zerowy w normalnych warunkach.)

Dla dokładniejszego wyjaśnienia, prądy (i napięcia) są rozprowadzane, aby zminimalizować całkowitą moc rozpraszaną w postaci ciepła. Jest to konsekwencja wykonania czynności stacjonarnego systemu dysspersyjnego

$ \ int_ {t_1} ^ {t_2} (L + W) dt $

Tutaj W jest wirtualną pracą wykonywaną przez elementy rozpraszające (rezystancja, pojemność , indukcyjność itp.), a L to układ dynamiczny bez rozpraszania

Alternatywnie, ten link wyjaśnia, w jaki sposób prawo Ohma odpowiada Fer mat „Zasada najmniejszego czasu.

„ Najmniejszy opór ”można interpretować jako najmniejsze wytwarzanie ciepła. Mogłaby istnieć taka zasada, przynajmniej mogę to pokazać na przykładzie @Ted Bunn, aby odpowiedź brzmiała „tak”. Największą trudnością w sformułowaniu ekstremalnych zasad jest określenie ograniczeń. Wybrałem stały prąd, ponieważ nie widzę sposobu na ustalenie napięcia dla modelu w ręku bez naprawiania wszystkiego innego.

W każdym razie uważam, że ponowne sformułowanie najmniejszej rezystancji, ponieważ najmniejsze rozpraszanie przy pewnych ograniczeniach jest słuszne kierunku.

To, co masz, to dwie żarówki połączone równolegle. Ustalmy ogólny prąd $ I $ płynący przez żarówki, a nie napięcie $ U $. To jest przypadek, kiedy masz przepchnąć pewną ilość energii elektrycznej przez system. Przy tym ustawieniu prądy na żarówkach $ I_1 $ i $ I_2 $ miałyby zminimalizować rozpraszanie ciepła:

$$ \ begin {cases} I_1 + I_2 = I, \\ I_1 ^ 2 R_1 + I_2 ^ 2 R_2 \ to \ min \ end {cases} $$

Korzystanie z mnożników Lagrangea:

$$ \ begin {cases} I_1 + I_2 = I, \\ d \ left [ I_1 ^ 2 R_1 + I_2 ^ 2 R_2 + \ lambda (I_1 + I_2 – I) \ right] = 0 \ end {cases} $$

co prowadzi do

$$ I_1 R_1 – I_2 R_2 = 0 $$

W ten sposób zakładając ekstremalność rozkładu prądu doszliśmy do rozkładu, który jest zgodny z prawem Ohma. Można sprawdzić, czy odpowiada on minimum rozpraszania ciepła.

Komentarze

• To dobra odpowiedź, ale ludzie zwykle mają na myśli najmniejsze wytwarzanie ciepła. Mają na myśli błędne stwierdzenie, jak zinterpretowali je inni.

Oświadczenie jest poprawne, jeśli interpretujesz je jako oznaczające, że w ścieżce jest większy prąd ma niższą rezystancję, gdy obie ścieżki mają na sobie to samo napięcie . ( To nie znaczy, że ścieżka o większej rezystancji nie ma prądu, tylko mniej prądu – jak pokazuje przykład Teda Bunna )

Możesz to zrozumieć, myśląc o analogicznej sytuacji długiej rury, która rozdziela się na dwie gałęzie i ponownie zbiega z powrotem. Załóżmy, że rura jest wypełniona wodą i występuje różnica ciśnień (powiedzmy za pomocą pompy) między dwoma skrajnymi końcami rury. Jedna z gałęzi jest taka sama jak reszta rury, podczas gdy druga jest wyłożona, powiedzmy , koła, które zwiększają opór i spowalniają przepływ wody w tej gałęzi.

Różnica ciśnień na obu gałęziach jest taka sama (podobnie jak napięcie między dwoma równoległymi rezystorami elektrycznymi jest takie samo), ale woda płynie z większą prędkością w gałęzi bez kół, tak jak istnieje większy prąd (natężenie przepływu elektronów) na ścieżce z mniejszym oporem.

Podejrzewam, że stwierdzenie miało dotyczyć wyładowań elektrycznych przez dielektryczny przerywacz. Takich jak błyskawice itp. Jako takie ma częściową ważność, co oznacza, że wysokie drzewo jest bardziej narażone na uderzenie niż niskie. Ale rzeczywistość jest taka, że rozpad dielektryka jest procesem chaotycznym, dlatego rozjaśnienie wydaje się rozwidlone, a nie prostolinijne. Gdy pojawi się jonizacja na ścieżce, więcej prądu przepływa wzdłuż niej, powodując większą jonizację itd.

W przypadku prostych obwodów nieopierających się na przebiciu jest to prosta kwestia rezystancji / impedancji, a prąd się rozprowadzi się między wieloma ścieżkami, jak opisano powyżej. Ale w przypadku awarii każda ścieżka, która zostanie połączona jako pierwsza, często pobiera cały prąd.

Komentarze

• To wyrażenie ” obiera ścieżkę ” przedstawia proces obejmujący pewną selekcję (tylko pozornie), np. iskry elektryczne. Twoja interpretacja jest poprawna, Omega +1

Właściwie prąd płynie w każdym podłączonym przewodzie na swoją ścieżkę. Mogą występować różnice w ilości prądu przepływającego przez różne przewody.

Dotyczy to wszystkich przypadków, z wyjątkiem sytuacji, gdy jeden przewód podłączony na swojej ścieżce bez rezystancji lub bez żadnego (żarówka, rezystor) jest do niego podłączony. W tym przypadku prąd przepłynie tylko tą ścieżką, pozostawiając wszystkie inne

Jeśli włączysz wodę przy zlewie, to wychodzi z dyszy, a nie z rury. (chyba że masz wyciek) Lub w przypadku rakiety, jeśli zapalisz paliwo, wydostanie się z otworu. Wszystkie mają ścieżkę najmniejszego oporu, jeśli masz dwie różne ścieżki przepływ energii będzie przebiegał przez oba, dopóki jedna ze ścieżek nie będzie miała zbyt dużego oporu, wtedy przepływ energii będzie przebiegał tylko przez jedną ścieżkę. To samo dotyczy zasadniczo obwodów elektrycznych.

To stwierdzenie nie jest prawdziwe. Energia elektryczna przepływa przez wszystkie możliwe ścieżki, niezależnie od tego, czy opór jest wysoki, czy niski. Jedyna różnica polega na tym, że rrent to więcej, w którym opór jest mniejszy. Jest to bezpośrednia implikacja prawa Ohma.

Energia elektryczna wybiera ścieżkę najmniejszego oporu. Czy to stwierdzenie jest poprawne?

TAK

Ludzie często nie rozumieją, jaka jest najkrótsza ścieżka znaczy. Jeśli mam piorunochron podłączony do drutu, który ma niewielkie zagięcie, ludzie nadal wierzą, że prąd będzie płynął za przewodem na Ziemię i są zdumieni, gdy napięcie skacze do drzewa 15 stóp dalej. Mówimy tutaj o milionach woltów i setkach tysięcy amperów. Przy tych częstotliwościach lekkie wygięcie będzie stanowić olbrzymią impedancję dla prądu, a drzewo jest o wiele bardziej atrakcyjne pomimo odległości.

Przy okazji: kiedy piorunochron zostaje uderzony, nie wykonuje swojej pracy. Ma punkt i wiadomo, że elektrony zgromadzą się wokół tego punktu, a ponieważ błyskawica jest ujemna, jak będzie odpychać. Taka jest zasada działania piorunochronu.

Komentarze

• Ja … nie zgadzam się co do piorunochronów …

To stwierdzenie jest prawdziwe i jest bezpośrednią konsekwencją piątego prawa termodynamiki, relacji onsagera, dla których Lars Onsager z Yale otrzymał Nagrodę Nobla w 1968 roku.

W obwodzie elektrycznym, w przypadku prądu stałego, prąd przyjmuje ścieżkę najmniejszego powrotu; W przypadku prądu przemiennego przyjmuje ścieżkę o najmniejszej indukcyjności (impedancji).Zatem impuls napięcia spowoduje, że rozkład prądu zostanie określony przez indukcyjność ścieżki, a następnie zakończy się rozkładem określonym przez rezystancję.

W przypadku płytki drukowanej ma to kluczowe znaczenie, ponieważ płaszczyzna uziemienia zapewnia minimalne różnice między tymi dwoma ścieżkami dystrybucji.

Komentarze

• -1 Oświadczenie jest w rzeczywistości fałszywe, a -1 indukcyjność i impedancja to nie to samo.