Làm thế nào để hiện tại biết bao nhiêu để chảy, trước khi nhìn thấy điện trở?

Với các mạch sau đây là ví dụ:

và

Làm thế nào hiện tại sẽ Ibiết bao nhiêu để chảy? Bất kỳ sóng khác sẽ di chuyển đầu tiên trong mạch và sau đó quay trở lại và nói rất nhiều dòng điện nên chảy?

Không chắc đây có phải là những gì bạn đang hỏi không, nhưng đúng vậy, khi pin được kết nối, một sóng điện trường truyền từ pin xuống dây dẫn đến tải. Một phần năng lượng điện được hấp thụ bởi tải (tùy theo định luật Ohm) và phần còn lại được phản xạ khỏi tải và di chuyển trở lại pin, một số được hấp thụ bởi pin (định luật Ohm một lần nữa) và một số phản xạ tắt pin, vv Cuối cùng, sự kết hợp của tất cả các lần thoát đạt đến giá trị trạng thái ổn định ổn định mà bạn mong đợi.

Chúng ta thường không nghĩ về nó theo cách này, bởi vì trong hầu hết các mạch, nó xảy ra quá nhanh để đo. Đối với các đường truyền dài, nó có thể đo lường được và quan trọng, tuy nhiên. Không, dòng điện không "biết" tải là gì cho đến khi sóng chạm tới nó. Cho đến thời điểm đó, nó chỉ biết trở kháng đặc tính hoặc "trở kháng tăng" của chính dây dẫn. Nó không biết nếu đầu kia là ngắn mạch hoặc hở mạch hoặc một số trở kháng ở giữa. Chỉ khi sóng phản xạ trở lại, nó mới có thể "biết" những gì ở đầu kia.

Xem ví dụ về phản xạ mạch và hiệu ứng đường truyền trong các hệ thống logic tốc độ cao để biết ví dụ về sơ đồ mạng và biểu đồ về cách điện áp thay đổi theo các bước theo thời gian.

Và trong trường hợp bạn không hiểu nó, trong mạch đầu tiên của bạn, dòng điện bằng nhau tại mọi điểm trong mạch. Một mạch giống như một vòng lặp của hệ thống đường ống, tất cả đều chứa đầy nước. Nếu bạn làm cho nước chảy bằng máy bơm tại một điểm, nước tại mọi điểm khác trong vòng lặp phải chảy với tốc độ như nhau.

Các sóng điện trường mà tôi đang nói đến tương tự như sóng áp suất / âm thanh truyền qua nước trong đường ống. Khi bạn di chuyển nước tại một điểm trong đường ống, nước ở đầu kia của đường ống không thay đổi ngay lập tức; sự xáo trộn phải lan truyền trong nước với tốc độ âm thanh cho đến khi nó đến đầu kia.

Vì lý thuyết đã được đề cập, tôi sẽ đi đến một sự tương tự sơ bộ (Hy vọng tôi hiểu những gì bạn đang hỏi đúng, nó không quá rõ ràng)

Dù sao, nếu bạn tưởng tượng một máy bơm (pin), một số đường ống chứa đầy nước (dây điện) và một phần nơi đường ống hẹp lại (điện trở)
Nước luôn ở đó, nhưng khi bạn khởi động máy bơm, nó sẽ tạo ra áp suất (điện áp ) và làm cho nước chảy xung quanh mạch (dòng điện). Việc thu hẹp đường ống (điện trở) hạn chế dòng chảy (dòng điện) ở một mức nhất định và gây ra sụt áp trên nó (điện áp trên điện trở, trong trường hợp này bằng với pin)

Với mạch thứ hai (hai điện trở song song) rõ ràng một cách hợp lý rằng cùng một dòng điện chạy vào đường giao nhau trên phải chảy ra từ đường giao nhau phía dưới (xem Kirchoff) Nếu các điện trở giống nhau, thì chúng sẽ chia sẻ dòng điện như nhau điều này có thể mặc dù là một ống lớn (dây) tách thành hai ống hẹp hơn (điện trở) và sau đó hợp nhất lại thành một ống lớn. Nếu chúng không bằng nhau, thì một dòng sẽ mất nhiều dòng (dòng) hơn dòng kia nhưng tổng cộng sẽ luôn cộng với tổng số trong.

Bạn có thể đặt câu hỏi tương tự với sự tương tự nước - làm thế nào để nước "biết" chảy bao nhiêu? Bởi vì nó bị giới hạn bởi chiều rộng ống và áp lực bơm.

EDIT - Có vẻ như câu hỏi đang được hỏi hơi khác so với tôi nghĩ ban đầu. Vấn đề là có một vài câu trả lời khác nhau (như bạn có thể thấy) ở các mức độ trừu tượng khác nhau, ví dụ từ định luật Ohms đến Maxwell đến vật lý lượng tử. Ở cấp độ electron riêng lẻ, tôi nghĩ rằng bạn có thể gặp vấn đề do lưỡng tính sóng hạt và đường đôi (xem thí nghiệm khe đôi với photon) được đề cập bởi Majenko.
Lưu ý rằng lý do tôi đã nói ở trên rằng "nước luôn luôn ở đó" là do bản thân các electron không chảy với tốc độ ~ 2/3 tốc độ ánh sáng làm tròn một mạch, thay vì năng lượng từ một được truyền tới (loại) tiếp theo vân vân Một chút giống như những quả bóng nảy xung quanh một cách ngẫu nhiên và vào nhau, với xu hướng trung bình tổng thể sẽ nảy theo hướng tiềm năng ứng dụng. Một cách đơn giản hơn để nghĩ về nó giống như một đường bóng bi da - nếu bạn đánh quả bóng trắng vào một đầu, năng lượng sẽ được "truyền" qua tất cả các quả bóng (mặc dù chúng sẽ không thực sự thay đổi vị trí), và sau đó bóng vào đầu kia sẽ vỡ ra.
Tôi có cảm giác lời giải thích lượng tử có thể diễn ra như sau: chúng ta chỉ có thể dự đoán xác suất rằng một điện tử riêng lẻ sẽ "chọn" một đường (hoặc ở trong một khu vực cụ thể) nhưng quá trình sẽ không thể quan sát trực tiếp (tức là vật lý lý thuyết)

Dù bằng cách nào, tôi nghĩ đây là một câu hỏi xuất sắc và cần một câu trả lời tốt (sẽ thử và cải thiện câu hỏi này nếu thời gian cho phép), mặc dù ở mức thấp nhất có thể được xử lý tốt hơn trên ngăn xếp vật lý.

Lúc đầu, hiện tại không thực sự biết. Giả sử một công tắc hoạt hình lớn trong dòng, khi mở, nó đại diện cho một trở kháng rất lớn. Điện tích (điện dung) tích tụ ở hai bên của nó; cụ thể, các electron bao quanh cực âm và cực dương thiếu cùng số electron so với bình thường (điện tích hình ảnh). Lưu lượng hiện tại không đáng kể (fA *), do đó không có khả năng giảm trên điện trở. Các electron không có chuyển động hoặc dòng chảy ròng vì lực đẩy tĩnh điện với các lân cận của chúng, bao gồm cả chùm lớn ở công tắc, bằng với lực từ sai lệch điện trường ngoài.

Khi đóng công tắc lần đầu tiên, các electron bổ sung gần zip công tắc sang tiếp điểm khác, điền vào điện tích hình ảnh. Bây giờ không có một nhóm lớn các điện tử bắt nạt từ chối di chuyển và đẩy lùi, phần còn lại đi theo đường đạn đạo ^{_{(hah! Không thực sự , mặc dù vậy)}} và bắt đầu trượt qua mạch.

Những người trong và gần điện trở gặp ... điện trở (c'mon; tôi đã phải) . Gần như không có nhiều điện tử hoặc trang web miễn phí, vì vậy, không giống như trở kháng rất lớn được trình bày trước đó bởi công tắc, điện tích tích tụ ở hai đầu khi các buggers thiếu kiên nhẫn chen lấn vào một điểm. Nó tiếp tục tích tụ cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng: trường tĩnh điện từ chùm electron đang chờ để đi qua điện trở bằng với độ lệch điện trường ngoài.

Tại thời điểm này, dòng điện biết được dòng chảy bao nhiêu và sẽ không thay đổi [cho đến khi bạn nhận ra rằng bạn đặt một điện trở 1,3 ohm thay vì 1,3 kohm, và nó lại rán và mở mạch].

Nếu lúc đầu nguồn bị loại bỏ hoàn toàn khỏi hệ thống, sẽ không có điện dung ban đầu. Một kết nối tức thời với nguồn (công tắc DPST) sẽ dẫn đến một điện trường truyền dọc theo dây gần c , tăng tốc và kéo các electron cùng với nó, và dẫn đến sự đông đúc giống như sân vận động bóng đá ở các điện trở. Tuy nhiên, trong trường hợp có điện trở song song, cửa của sân vận động nói trên có thể có chiều rộng khác nhau, do đó dòng điện cân bằng sẽ khác nhau.

Làm thế nào để hiện tại trong một đồng bằng sông "biết" nên lấy nhánh nào? "Dòng điện" trong mỗi trường hợp có nghĩa là dòng tổng hợp của các phân tử nước hoặc điện tử, vì vậy trước tiên, hãy thay thế câu hỏi bằng "Làm thế nào để mỗi electron (hoặc phân tử) biết đường nào để đi"? Nó không; nó sẽ bị cuốn theo dòng chảy cục bộ ngay lập tức, và ở cấp độ vi mô hoặc nguyên tử, sẽ thay thế cho người khởi hành ngay trước nó. Vì vậy, những gì xảy ra ngay tại điểm phân kỳ? Đối với mắt vĩ mô của chúng tôi, hướng đi là ngẫu nhiên, được phân phối dưới dạng tỷ lệ của các dòng nhánh. Ở mức độ thấp nhất, một số xáo trộn nhỏ sẽ đẩy nó theo cách này hay cách khác.

(Tôi mô tả rất tương tự / tương tự, tôi biết - tha thứ cho những điểm không chính xác ngụ ý.)

"Biết" bao nhiêu dòng chảy ngụ ý kiến ​​thức, ngụ ý trí thông minh.

Hiện tại là không thông minh, và không chảy mỗi se. Dòng điện được kéo hoặc "rút" bởi tải - trong trường hợp này là điện trở.

Lượng dòng tải hiện tại được xác định theo Luật Ohms:

$I=\dfrac{V}{R}$

Trong mạch đầu tiên đó là đủ đơn giản để tính toán.

$I_S$

$\dfrac{1}{R_T} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}$

hoặc là

$R_T = \dfrac{R_1 \times R_2}{R_1 + R_2}$

$R_1$$R_2$$R_1$$R_2$

Trên thực tế, hiện tại không biết có bao nhiêu dòng chảy tại t = 0.

Mỗi điện trở có một số điện dung, vì chúng bao gồm các mặt dẫn được phân tách bằng một chất cách điện (mặc dù không hoàn hảo). Do điện dung này, tại t = 0, dòng điện chạy nhanh như nguồn cung cấp có thể cung cấp. Sau đó, nó chậm lại sau một thời gian để giá trị bình thường của nó. Mỗi điện trở thực tế có thể được mô hình hóa như một điện trở và tụ điện song song. Vì vậy, mạch đầu tiên của bạn thực sự là một mạch RC song song.

Ngoài ra, đừng quên rằng trường E (điện trường) tạo ra trường B (từ trường) và ngược lại. Khi bạn đặt một điện áp trên điện trở, điều bạn làm là bạn tạo ra một điện trường bên trong điện trở. Điều này gây ra sự thay đổi trạng thái của điện trường (bạn tăng điện trường từ 0 lên giá trị khác không). Sự thay đổi trong điện trường tạo ra từ trường và cuối cùng nó tạo ra một dòng điện.

Vui lòng tham khảo phương trình Maxwell để biết thêm thông tin.

Làm thế nào hiện tại biết? Nó biết vì cơ học thống kê (có Boltzman và sau đó là Fermi-Dirac, và sau đó là Maxwell), khi fermion (electron) ở nhiệt độ đặc biệt có xu hướng chiếm thể tích của dây dẫn (kim loại) khi các electron bay tự do như các hạt khí lý tưởng và nảy chống lại các nguyên tử. Tốc độ (năng lượng) của các hạt cá nhân là khoảng 1K dặm mỗi giây (ít hơn vận tốc ánh sáng), tốc độ trôi dạt là vài mm mỗi giây (xem wiki "tốc độ trôi dạt"). Khoảng cách bay tự do trung bình của các điện tử xác định "độ dẫn". Đối với người quan sát dòng điện tử, hành vi của các electron sẽ trông giống như một xu hướng của các hạt duy trì "độ âm điện", khi mỗi phần cục bộ của dây dẫn chứa một lượng electron và proton tương đương nhau. Các electron được tích điện, vì vậy chúng tác dụng lực đẩy nhau. Sự tham gia của lực, vận tốc và khối lượng theo thời gian có nghĩa là có các photon ảo được phát ra và hấp thụ trong quá trình tăng tốc và giảm tốc của các electron. Các photon này đang lan truyền nhanh hơn nhiều so với các hạt và tạo ra "áp suất". Nhìn chung tùy thuộc vào vật liệu, tốc độ của tường áp lực gần với tốc độ ánh sáng. Nó có thể được đặt tên là "sóng". Phần còn lại của câu chuyện được giải thích tốt hơn bởi Endolith ở trên.

Các số cho đồng ở nhiệt độ phòng có thể được nhìn thấy trong bài viết này .

TLDR: Khí điện tử lý tưởng với cơ học thống kê-> Boltzman-> Fermi-Dirac-> Maxwell-> Ohm

Không ai đề cập đến thực tế là tất cả các sơ đồ áp dụng mô hình phần tử gộp .

Trong sơ đồ, một dây không phải là một dây theo nghĩa thông thường, nó là một mối quan hệ đơn giản giữa các nút. Nếu bạn muốn mô tả từng bước những gì xảy ra với dòng điện (hoặc những gì nó "cảm nhận") dọc theo một sợi dây, bạn sẽ phải vẽ một chuỗi các yếu tố thụ động vô tận.

Sự tương tự tốt nhất giúp tôi hiểu nó thực sự nhanh chóng và dễ dàng, tôi đã gặp một nơi nào đó trên Internet, nhưng không thể chỉ ra nguồn vào lúc này. Nếu ai đó biết nó ở đâu, hãy cho tôi biết, vì vậy điều này có thể được bao gồm. Tương tự là rất ngắn và đây sẽ là câu trả lời rất ngắn. Không có công thức nào. Vì vậy, nó là loại phi khoa học, nhưng là tương tự thanh lịch và thực sự dễ dàng cho con người tưởng tượng và hiểu.

Hầu hết mọi người tưởng tượng một mạch đơn giản như những mạch trong ví dụ như ống rỗng hoặc ống chứa đầy nước. Điều này một phần là do sự tương tự dòng nước sinh sôi.

Trong thực tế, nó giống như một cái ống chứa đầy những quả bóng rắn như ống bowling. Cái ống đó chứa đầy những quả bóng xếp hàng từ đầu đến cuối và không có khoảng trống giữa chúng. Khi bạn đẩy bóng ở một đầu, tất cả các quả bóng đều đi cùng một khoảng cách .

Chuyển động này là dòng điện tử và lực cần thiết để di chuyển các quả bóng là điện áp đặt vào.

Nguồn gây nhầm lẫn khác là câu "con đường ít kháng cự nhất". Ai đó có thể tưởng tượng một người ở ngã tư chọn 1 trong 3 cách có thể. Khi một người đi theo con đường đó, tất cả mọi người đều đi theo cách đó, và đây chính xác là cách hiện tại KHÔNG LƯU . Thay vào đó, dòng điện sẽ "phân tách" và chảy theo mọi hướng có thể, nhưng tỷ lệ thuận với mức kháng cự theo những cách đó. Đôi khi sức đề kháng quá cao, số tiền hiện tại quá nhỏ, có lợi khi bị bỏ qua để đơn giản hóa.

$V_S$$\frac{V_S}{R}$

$I_1 = \dfrac{V_S}{R_1}$

$I_2 = \dfrac{V_S}{R_2}$

$I_S$

$I_S = I_1 + I_2$

$I_S$$R_1$$R_2$

$R_1 || R_2 || ... R_n = \dfrac{1}{(\dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + ... \dfrac{1}{R_n})}$

$R_1 || R_2 = \dfrac{1}{\dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}} = \dfrac{R_1 \times R_2}{R_1 + R_2}$

Sử dụng định luật Ohm một lần nữa, thật đơn giản để tính Is:

$I_S = \dfrac{V_S}{R_1 || R_2} = V_S \times \dfrac{R_1 + R_2}{R_1 \times R_2}$

$I_S$

$I_S = I_1 + I_2$

$I_S = \dfrac{V_S}{R_1} + \dfrac{V_S}{R_2} = V_S \times \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} = V_S \times \dfrac{R_1 + R_2}{R_1 \times R_2} = V_S \times (R_1 || R_2)$

Trên thực tế, sóng có rất nhiều liên quan đến nó, cho đến khi đạt được trạng thái ổn định. Ban đầu, ngay cả mạch đơn giản nhất làm từ pin, công tắc, dây và điện trở, là một đường truyền, được bao quanh bởi sóng điện từ và đòi hỏi phải phân tích thoáng qua. Phân tích thoáng qua này sẽ trả lời câu hỏi ban đầu trong blog này, nếu tôi hiểu câu hỏi ... Ngay cả pin cũng phức tạp, và ban đầu, cho đến khi đạt được trạng thái ổn định, yêu cầu phân tích được điều chỉnh bởi maxwell eqn, và hơn thế nữa. Trong những năm trước, DC101 ban đầu được dạy bằng cách sử dụng sự tương tự của nước trong đường ống, v.v ... Tương tự cũng được vẽ cho độ tự cảm và điện dung. Đó là một cách tuyệt vời để giúp ai đó hiểu DC, nếu bạn có năm phút để dạy nó cho họ, và luật ohms là xa như bạn sẽ đưa học sinh của mình.

Nó giống như một đường cao tốc đầy ô tô trong đó đường cao tốc là dây dẫn và ô tô là điện tử. Nếu có công trường phía trước giới hạn đường cao tốc từ ba đến một làn, tất cả các làn đường đều chậm lại và những chiếc xe phía sau 20 dặm cũng sẽ không thể đi nhanh hơn trên phần ba làn đường vì những chiếc xe phía trước sẽ không cho phép.