Frage:
Hilfe beim Verständnis von Strom, Spannung und Widerstand
Jason94
2012-08-01 13:01:46 UTC
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Ist meine Analogie richtig:

Am Beispiel einer Autobahn wäre

  • Widerstand (Ohm) die Zahl für Fahrspuren in eine Richtung
  • Strom (Ampere) ist die Dichte der Autos auf der Straße
  • Spannung (Volt) ist die Geschwindigkeitsbegrenzung der Straße
  • Was ich verwirrend finde, ist Strom und Stromspannung. Strom kann, wenn er sich auf die Dichte beziehen kann, ein Spannungsfaktor sein?

    Dies ist eine schlechte Analogie. Eine gute Analogie ist Wasser, das durch ein Rohr zwischen zwei Potentialen fließt. Die Potentialdifferenz zweier Enden entspricht der Spannung, die Wassergeschwindigkeit dem Strom und die Reibung des Rohrs dem Widerstand.
    @sandun dhammika Was sind zwei Potenziale?
    Stellen Sie sich vor, in einer Höhe befindet sich ein Wassertank. Wir nennen Wasser also ein höheres Potenzial als Wasser in Bodennähe.
    @sandun - Nicht weil die Wasseranalogie weit verbreitet ist, wären andere schlecht. Und es ist nicht die Wassergeschwindigkeit, die der Strom ist, sondern der Wasserdurchsatz: Wenn der Fluss von einem dickeren zu einem dünneren Rohr fließt, bleibt der Strom gleich, die Geschwindigkeit jedoch nicht.
    Fünf antworten:
    #1
    +9
    ARF
    2012-08-01 13:30:58 UTC
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    Ihre Analogie ist ziemlich gut. Es zeigt jedoch ein leichtes Missverständnis über die Elektronenbewegung in Leitern.

    Elektronen in Leitern fahren nicht wie Autos auf einer Straße entlang. Es ist eher wie bei Autoscootern: Sie beschleunigen kontinuierlich, stoßen auf ein Hindernis, werden angehalten, & abgelenkt und beginnen erneut zu beschleunigen. Auch die Dichte der Elektronen ist immer gleich.

    Ein besseres Bild wäre: Stellen Sie sich eine Autobahn mit Wänden an den Seiten vor, damit Autos nicht entkommen können. Das Problem ist, dass überall auf der Straße ein Wald mit Bäumen (d. H. Atomen) wächst. Die Autos werden mit Bungee-Kabeln, die am anderen Ende an der Batterie befestigt sind, durch den Wald gezogen und stoßen ständig gegen die Bäume.

    1. Leiter: Die Autobahn mit Mauern und einem Wald, der auf der Straße wächst. Es ist immer bis zum Rand mit Autos gefüllt.
    2. Spannung: die Spannung in der Bungee-Schnur. Es wird die Autos nicht wirklich schneller durch den Wald fahren lassen, da sie immer noch gegen Bäume stoßen. Es macht diese Kollisionen jedoch viel stärker.
    3. Widerstand: das Gegenteil der Breite der Autobahn. Die Breite selbst wäre Leitfähigkeit.
    4. Strom: Die Anzahl der Autos, die in einer bestimmten Zeit die Autobahn passieren. Breitere Autobahn (d. H. Weniger Widerstand) -> mehr Autos.
    5. ol>

      Allerdings kann es keine genaue Analogie geben. Sogar meine hat Probleme. Wie Sie die Analogie am besten einrichten, hängt davon ab, welchen Aspekt der Elektrizität Sie veranschaulichen möchten. Es ist unvermeidlich, dass andere Aspekte leicht verzerrt dargestellt werden.

    Für # 3 könnten Sie das Wort "Enge" verwenden.
    #2
    +4
    stevenvh
    2012-08-01 16:07:18 UTC
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    Um zu überprüfen, ob es sich um eine gute Analogie handelt, verwenden Sie die Beziehung zwischen den nach dem Ohmschen Gesetz angegebenen Größen:

    \ $ V = I \ cdot R \ $

    Für eine feste Der Widerstandsstrom ist proportional zur Spannung. Für eine bestimmte Anzahl von Fahrspuren sollte die Anzahl der pro Stunde vorbeifahrenden Autos proportional zur Geschwindigkeitsbegrenzung sein. Das ist in Ordnung: Wenn Sie die doppelte Geschwindigkeit zulassen, können doppelt so viele Autos pro Stunde passieren.

    Bei einer festen Spannung sind Strom und Widerstand umgekehrt proportional. Für eine bestimmte Geschwindigkeitsbegrenzung sollte sich die Kapazität verdoppeln, wenn sich die Anzahl der Fahrspuren (Widerstand) halbiert. Das ist nicht wahr, kann aber eine Frage der Definition sein. Wenn wir den Widerstand als 1 / (Anzahl der Spuren) definieren, ist er wieder in Ordnung.

    Schließlich ist der Widerstand für einen festen Strom proportional zur Spannung. Wenn wir also für eine bestimmte Kapazität das Tempolimit verdoppeln, benötigen wir nur die Hälfte der Fahrspur.

    Es ist also ein gutes Modell, wenn Sie bedenken, dass der Widerstand mit abnehmender Anzahl von Fahrspuren zunimmt.

    #3
    +1
    nvade
    2012-08-01 13:52:40 UTC
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    Das Wasser durch ein Rohr in einer schrägen oder vertikalen Ausrichtung scheint im Vergleich zu Ihrem eine bessere Analogie zu sein. Aufgrund der Neigung oder des Gefälles hat das Rohr zwei Ebenen (höher und niedriger), also Wasser oder eine andere Das Ding würde von einem höheren zu einem niedrigeren Pegel fließen. Diese Pegel können als die Potentialpegel in einem Stromkreis angesehen werden. Aufgrund der Differenz der Potentialpegel wird eine Potentialdifferenz eingeführt, die wir besser als Spannung bezeichnen. Also würden Elektronen fließen zwischen zwei Punkten nur dann, wenn zwischen diesen beiden Punkten ein Potentialunterschied besteht, genau wie bei Wasser im Rohr. Der nächste ist der Strom: Er kann als Wasserfluss durch das Rohr angenommen werden. Mehr Anzahl der Wassermoleküle, die durch das Rohr fließen ist die Wassermenge, in ähnlicher Weise ist der Strom größer, je mehr Elektronen durch den Stromkreis oder zwei Punkte fließen. Schließlich kann der Widerstand als die Reibung dargestellt werden, die das Rohr dem Wasserfluss bietet (wie oben von Sandun Dhammika erwähnt). Wenn das Rohr mehrere Verstopfungen oder eine raue oder grobe Oberfläche aufweist, würde dies eine größere Reibung für den Wasserfluss bieten. Ähnlich wie bei einem Stromkreis, der mit einem Stromkreis verbunden ist, würde der Stromfluss stärker behindert. Ich nehme an, das würde den Zweck gut sortieren.

    #4
    +1
    gbarry
    2012-08-01 19:33:28 UTC
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    Die meisten Analogien fallen aufgrund der Vorstellung, dass physische Objekte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entlang eines Pfades fließen. Elektronen verändern die Geschwindigkeit nicht! Aber die Analogien sind auch auf andere Weise nützlich. Nach meiner Erfahrung probieren Sie eine Reihe verschiedener aus und entdecken schließlich eine, die für Sie am sinnvollsten ist.

    Jemand wird sicherlich versuchen darauf hinzuweisen, dass die Geschwindigkeit in verschiedenen Kabeln variiert (Geschwindigkeitsfaktor). Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die Berechnungen des Ohmschen Gesetzes.
    Natürlich ändern Elektronen ihre Geschwindigkeit.Ihre Geschwindigkeit ist direkt proportional zum Strom (verdoppeln Sie den Strom und Sie verdoppeln die Geschwindigkeit). Ihre Geschwindigkeit wird jedoch tatsächlich durch die * Stromdichte * und die Ladungsdichte dieses leitenden Materials bestimmt.Kewords: "Driftgeschwindigkeit".Beachten Sie, dass die Driftgeschwindigkeit ein kollektiver Effekt ist: die Durchschnittsgeschwindigkeit einer Gruppe von Elektronen.Analogie: Der Wind ist ein kollektiver Effekt: die Durchschnittsgeschwindigkeit einer großen Gruppe von Luftmolekülen.Die individuelle Geschwindigkeit ist nicht "aktuell", nicht "Wind", die individuelle Geschwindigkeit ist immer hoch, auch ohne Wind.
    #5
      0
    Ms. Robin A
    2012-08-04 04:29:12 UTC
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    Hier ist eine andere 'Analogie'. Es handelt sich um Wasser, einen Feuerwehrschlauch (oder ein Rohr) und eine Druckquelle.

    Der Druck, der das Wasser drückt, die Schwerkraft eines geneigten Rohrs / Wasserturms oder einer mechanischen Pumpe.

    Der Druck ist die Spannung oder Potentialdifferenz (oberes / unteres Ende des Rohrs / Schlauches oder Höhe des Wasserturms).

    Die Größe des Feuerlöschschlauchs (oder eines Gartenschlauchs) oder eines Rohrs ist vergleichbar mit Widerstand. Kleinere Schlauchleitungen haben einen höheren Widerstand. GRÖSSERER Schlauch / Rohr hat einen geringeren Widerstand.

    Das Wasservolumen, das durch den Schlauch / das Rohr fließen kann, ist mit dem Strom vergleichbar. Stellen Sie sich das Wasservolumen als Arbeitsfähigkeit vor. d.h. Fülltröge an einem Wasserrad = Gewicht dreht das Rad oder das Wasservolumen, das zum Löschen eines Feuers zur Verfügung steht. dh ein Gartenschlauch (unabhängig vom Druck) gegen einen 2 "Feuerlöschschlauch. Elektrischer Strom ist die Fähigkeit, Arbeit, Heizung, Motor usw. zu erledigen und zu brennen, zu schockieren, zu töten.

    ERINNERUNG: Je höher der verfügbare Strom (mit einer ausreichenden Spannung zur Überwindung des Hautwiderstands), desto gefährlicher. Sobald die Spannung jedoch hoch genug ist (70 V +/-), um den Hautwiderstand zu überwinden, kann weniger als ein Ampere CAN KILL!

    Ich vermute, die Fahrzeuganalogie sollte den Lesern helfen, die Elektronenbewegung zu visualisieren, aber wie sich Elektronen bewegen, hat meiner Meinung nach wenig mit Strom, Spannung und / oder Widerstand zu tun. P. >

    Unterschreibe deine Beiträge nicht. Wenn Sie mit anderen Posts nicht einverstanden sind, stimmen Sie bitte ab. Fügen Sie keine Beschwerden in Ihre Antwort ein, es sei denn, Sie erklären und fügen Referenzen hinzu. Ich bin nicht sicher, warum Sie eine Sicherheitswarnung in Bezug auf den Strom gesetzt haben. Ich würde sagen, dass etwas näher an 100 mA Strom wahrscheinlich am gefährlichsten ist, bis Sie in viel höhere Ströme geraten, die zerstörerischer sind. Wie trifft das hier zu?


    Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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