Wir weisen einem Widerstand immer einen Spannungsabfall zu, wenn ein Strom in einem geschlossenen Stromkreis durch ihn fließt. Ich habe mich gefragt, ob dieser Spannungsabfall auf die vom Widerstand abgegebene Wärme zurückzuführen ist oder ob es einen anderen Grund gibt.
Die Wärmeableitung und der Spannungsabfall hängen zusammen, aber ich würde die Verlustleistung nicht als Ursache des Abfalls beschreiben. Wenn Elektronen einen Widerstand durchlaufen, verlieren sie Energie, wenn sie mit Elektronen im leitenden Material interagieren. Wenn Energie an das Material abgegeben wird, gewinnt es Wärmeenergie, so dass seine Temperatur steigt. Die sich bewegenden Elektronen verlieren potentielle Energie und daher fällt die Spannung ab. Dies ähnelt einem Gas, das durch ein schmales Rohr strömt, Druck verliert und durch Reibung eine Erwärmung verursacht.
Sie können einen Spannungsabfall an einem Kondensator feststellen und es kann Strom fließen, aber es wird kein Strom verbraucht, also nein, Ihre Frage ...
Ich habe mich gefragt, ob dieser Spannungsabfall vorliegt aufgrund der vom Widerstand abgegebenen Wärme
ist falsch.
Leistung ist ein Nebenprodukt (aus Mangel an einem besseren Wort) des Stromflusses und der Spannung, dh Leistung = Volt x Ampere = Wärmeableitung, dies geschieht jedoch nicht in einer "reaktiven Komponente" wie einem Kondensator oder einer Induktivität.
Die Spannung ist wirklich schwer zu erklären, kann jedoch wie folgt definiert werden: -
Die Spannung zwischen zwei Punkten entspricht der Arbeit pro Ladungseinheit gegen ein statisches elektrisches Feld, um die Ladung zwischen zwei Punkten zu bewegen.
Dies ist nicht intuitiv antworte und ich kämpfe viel damit, aber hoffentlich gibt jemand anderes als ich eine wirklich gute Erklärung dafür, was Spannung ist.
Der Spannungsabfall mal dem Strom ist die elektrische Leistung, die in den Widerstand geleitet wird. Dadurch erwärmt sich der Widerstand und nicht umgekehrt. Das Erhitzen eines Widerstands verursacht keinen Strom durch ihn oder Spannung über ihm.
Der Spannungsabfall ist das, was Widerstände tun, wenn Strom durch sie fließt. Eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, besteht darin, einfach zu definieren, was ein Widerstand ist:
V = A * Ω
wobei V Volt, A Ampere und Ω Ohm ist.
Eine andere Möglichkeit, darüber nachzudenken, besteht darin, dass die Spannung die Kraft ist, die erforderlich ist, um den Strom durch den Widerstand zu drücken. Höhere Widerstände widerstehen dem Strom mehr und erfordern daher eine größere Kraft (mehr Spannung), um den gleichen Strom durchzulassen.
Um die Wasseranalogie zu verwenden, ist ein Widerstand wie eine Verengung in einem Rohr. Mehr Durchfluss durch das Rohr bedeutet mehr Druck über die Verengung. Umgekehrt bedeutet mehr Druck über die Verengung mehr Durchfluss.
Was ist Spannung?
Wenn wir auf die Grundphysik zurückgreifen, stellen wir fest, dass sowohl Ladung als auch Energie Größen mit einem Erhaltungsgesetz sind. Diese Gesetze gelten sowohl in der klassischen als auch in der Quantenphysik, in der Newtonschen und der Allgemeinen Relativitätstheorie. Wir können also sicher sein, dass diese eine fundamentale Existenz haben.
Spannung OTOH wird überhaupt nicht erwähnt. Die Spannung erscheint nur als definierte Größe, mit der man arbeiten kann, als potentielle Energie eines elektrischen Feldes. Spannung ist definiert als die Energieänderung, die mit der Bewegung einer Ladung verbunden ist (innerhalb eines Skalierungsfaktors und einer Dimension, abhängig davon, welche Einheiten wir für Energie und Ladung verwenden und ob es ist pro Ladung oder absolut).
Wenn wir also eine Ladung (einen Strom, der einige Zeit fließt) durch einen Widerstand drücken, eine Spannung darüber sehen und Energie als Wärme vom Widerstand freigesetzt sehen, ist es nicht einmal angebracht zu fragen, ob die Wärme verursacht die Spannung oder umgekehrt , die Spannung ist nur eine Definition dessen, was mit der Ladungsbewegung geschieht.
Wenn wir einen Leiter haben, durch den der Bewegung keine Energie zugeordnet ist von Ladung, dann gibt es keinen Spannungsabfall über ihm (@Andy), und es wird ein Supraleiter genannt.
Eine Analogie ist Höhe, potentielle Energie für ein Gravitationsfeld, dessen Änderung die Energie ist, die mit dem Bewegen verbunden ist eine Masse. Ein Supraleiter ist wie ein Lufttisch, bei dem die Masse ohne Änderung der potentiellen Energie seitwärts gleiten kann. Wenn es gegen eine Reibungsbeschränkung fallen gelassen wird, wird im „Reiber“ Wärme erzeugt.
Die Definition der Spannung und der Schwerkraftanalogie funktioniert auch für die Speicherung von Energie in Kondensatoren, Induktivitäten, Höhe und Geschwindigkeit im Moment einfach mit nur endlichem oder null Widerstand.
Ich lasse es hier nur zur Veranschaulichung der anderen Antworten:
(Das Bild stammt von hier. Einige schreiben es Eberhard Sengpiel ) zu.
Sie müssen dies auf atomarer Ebene sehen. Strom fließt aufgrund des Elektronenflusses (in entgegengesetzter Richtung zu seinem Fluss). Jetzt fließen Elektronen aufgrund des Vorhandenseins von Valenzelektronen im Valenzband. das heißt, sie fließen nicht wirklich, sondern springen von einem Kupferatom-Valenzband zum nächsten. Stellen Sie sich also zwei Szenarien vor:
Ein Kupferdraht über einer Batterie (Kurzschluss), und die Potentialdifferenz zwischen den Batterieklemmen beträgt 10 Elektronen (nicht die übliche Volt-Notation, was die Definition von vereinfacht) Spannung hier). Was also passiert, ist, dass diese 10 Elektronen in den Kupferdraht auf das Valenzband der ersten 10 Atome stürzen und die vorherigen auf die nächsten 10 Atome schieben. Dies folgt, bis sie am anderen Ende herauskommen (für den Stromfluss die Das eingegebene Elektron ist nicht dasjenige, das zuerst herauskommt. Dieser Kurzschluss erzeugt einen großen Strom (10 Elektronen im Wert von groß).
Fügen Sie der Batterie und dem Kabel einen Widerstand hinzu. Wenn Sie nun den Widerstand erreichen, tun dies diese 10 Elektronen nicht genug leitfähige Atome zum Springen haben. Angenommen, 5 Elektronen werden aufgrund des Mangels an leitenden Elektronen "eingefangen". Diese 5 Elektronen verursachen den Spannungsabfall am Widerstand.
Die abgegebene Wärme ist darauf zurückzuführen, dass diese eingeschlossenen Elektronen springen und mit den Wänden des Widerstands kollidieren.