2.
\ \ begingroup \美元

电压定义为:在这里输入图像描述

考虑到电路:在这里输入图像描述

为什么电势不会下降,从与电池正极差的点,到我标记的点。我知道电阻器中的电荷会因为晶格间的碰撞而失去能量,热运动和电压偏差产生的加速度会从动能转化为热能。在电阻器之前,电阻是可以忽略的,所以漂移速度会很高,碰撞会很小。即使这样,当电荷从正极移动时,电场就会变强,当我们沿着电场的方向移动时,就会失去势能。有了这个,为什么当我们沿着磁场的方向移动时,电势不会下降?与电荷相关的能量是否从势能转化为动能,其中很少的动能转化为热能,我们假设总势能与电荷在这一点的总能量有关(KE + PE)?

我真的在寻找我问题的答案。如果我们能解决我提出的核心问题而不是旁门左道的讨论,那就太好了!在给出最初的答案后,如果需要的话,我鼓励边讨论边回答!

\ \ endgroup \美元
6.
  • 1.
    \ \ begingroup \美元 "在电阻之前,电阻是可以忽略的,所以漂移速度会很高…漂移速度取决于电流密度,而不是电阻。如果横截面积较低,则对于给定电流,漂移速度将较高。如果横截面积较大,则漂移速度较低。 \ \ endgroup \美元 3月3日0:45分
  • \ \ begingroup \美元 同意,基于德鲁德模型的漂移速度方程表明,这不是我关心的问题。 \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日0:50
  • \ \ begingroup \美元 啊,那么你的意思是在电阻的高电压一侧会有电荷的积累,这将会抵消电池的电势?这个电荷会开始沿着电阻器流动,随着电荷离开,电势下降,由于电池的E场,更多的电荷被加入? \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日1:10
  • 1.
    \ \ begingroup \美元 @Grant-“即使电荷从正极移动,电场也会很强,我们在沿着电场方向移动时会失去势能。”不正确-导线中的电场会非常低。正如其他人所说,如果磁场很高,电流将非常高。 \ \ endgroup \美元 3月3日1点45分
  • \ \ begingroup \美元 @KevinWhite电流不会因为电场而快速移动到电阻器表面,那么当电荷在电阻器表面累积时,它作为电容器工作,电荷将阻止更多电荷在表面累积,从而抵消从阳极到电阻器表面的电场? \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日1点47分

5个答案5.

3.
\ \ begingroup \美元

实际电路中的电阻将远远高于引线的电阻,因此电场的大部分可以通过电阻看到。

现在我们需要插入一些现实。在原理图中,电阻器是由其两端的特性定义的集总元件。然而,IRL是一种体积电阻材料。本卷的三个维度中有两个通常是宽度,第三个是长度。

如果你取这个长度的一部分,它的电场就会比整个设备的电场要小。如果一侧接地,不同的部分将显示不同的电位差,这取决于它们与非接地端子的距离。事实上,模拟电位器就是这样工作的——中心端从固定电阻的一端移动到另一端,根据其位置改变电位器的电位。

所以电场分布在电路周围。诀窍是大部分电场分布在电阻元件上,很少分布在引线上。

\ \ endgroup \美元
4.
  • 1.
    \ \ begingroup \美元 如下面评论所述。是的,但是为什么导体上没有磁场呢?我读了一些书后确定了答案。电阻在导体一侧和电阻一侧的边界处的场是不同的。高斯定律解释了电通量的差异是由于电阻器表面电荷的积累。导体具有很高的导电性,它可以轻易地将电荷从阳极移动到电阻器的表面,但在电阻器上积聚的电荷会排斥进一步的电荷,使导体中的电场差异很小 \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日20点17分
  • \ \ begingroup \美元 当电荷流过电阻器时,电阻器表面的电场减小,因此电荷将从阳极滴到电阻器表面。因此,这导致在电阻之前的导体中有一个很小的电场。的想法吗? \ \ endgroup \美元
    授予
    3月20日17:18
  • \ \ begingroup \美元 电路中两点之间的电压与产生电流所需的总力的比例成正比。任何部分的电阻越高,推动电流通过所需要的力就越大。导线/引线的电阻要低,电阻元件要提供一定的电阻,通常要比引线的电阻高得多。因此,mm接mm,引线上的电场要小得多。顺便说一下,电阻器没有阳极,你可以说“正极”的电阻器,以表明一个假定更积极。 \ \ endgroup \美元 3月20日17:31
  • \ \ begingroup \美元 我说的是电池(阳极)和电阻器表面之间 \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日20点19分
2.
\ \ begingroup \美元

假设在源和电阻之间没有任何东西。它们仍然连接在一起,但之间没有“电路”。完全没有阻力……不仅仅是微不足道,而是一无所有。势能没有损失,在源和电阻之间没有电场,因为它们之间没有空间。

这就是示意图中描述的情况。我们把电压源和电阻分开一点因为这样更容易理解原理图,但实际上有一个理想导体零长度在两个元素之间。有一种强烈的诱惑,把你所知道的真实电路,并把它应用到一个理想的电路上,但你必须明白,原理图只是一个理论的理想情况的表示……如果没有这个飞跃,我们就无法对电路进行严格的数学分析。

\ \ endgroup \美元
7.
  • 6.
    \ \ begingroup \美元 实际上,OP有正确的方程。但是OP没有意识到的是,对于线路上的每个\$\text{d}\vec{x} $, \$\vec{mathscr{E}} $非常非常小。OP的问题更多的是关于物理的,我推荐《物质与相互作用》第四版,Chabay and Sherwood。它涵盖了这个确切的例子(第18.8节,735ff页)。当这样的电路接通时,也有很短的一段时间尚未达到稳态。仅此一点也值得一读。(书中也有。) \ \ endgroup \美元
    jonk
    3月3日20日1:59
  • \ \ begingroup \美元 买了这本书,正是我需要的,谢谢你@jonk !如果你发布这个,我会接受你的答案。 \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日2:19分
  • \ \ begingroup \美元 @格兰特:这是一本非常非常好的书,我相信你会喜欢它。它真的试图带来一种直观的理解,我认为它做得非常好。这是我见过的最好的一本书,适合高中刚毕业的人,离研究生物理课程还差得远。 \ \ endgroup \美元
    jonk
    3月3日20点22分
  • \ \ begingroup \美元 我是一名硕士生,我专注于超大规模集成电路。我学了很多物理,但我早年认为这些答案是理所当然的。我正在努力加深对物理的理解。这本书看起来已经很有前途了! \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日20点26分
  • 1.
    \ \ begingroup \美元 @格兰特,我喜欢《物质与相互作用》一书的地方在于,在稳态之前,它们也会引导你完成这个部分,因为开关是用来完成电路的。这两种观点都很好。 \ \ endgroup \美元
    jonk
    3月4日20日3:06
2.
\ \ begingroup \美元

在这里输入图像描述

摘自《物质与相互作用》第四版。这就是我要找的解。电池电场随距离减小而减小,但电路的表面电荷密度由于反馈而自行重新排列。在电阻器周围形成一个电场,抵消电池和其他表面电荷的电场。由于电荷通过电阻器的速度很慢,从电池到电阻器顶部表面的表面电荷分布基本上是均匀的,因此产生了一个非常小的E场。

感谢@jonk提供的小费。

\ \ endgroup \美元
5.
  • \ \ begingroup \美元 请考虑最终接受一个答案,这样问题就可以结束了。接受你自己的答案是可以的。我很抱歉对你的问题的评论给你带来不快。希望这不会让你完全离开这个网站。 \ \ endgroup \美元 3月4日20分,3:30
  • \ \ begingroup \美元 @mkeith,你应该知道的。这个网站有很多像你一样的人,他们进入评论区,不提供任何帮助,只是抱怨。请留下与这篇文章有关的评论。 \ \ endgroup \美元
    授予
    3月4日20分3点38分
  • 1.
    \ \ begingroup \美元 我不知道24小时是由系统强制执行的。我道歉。我无意抱怨。 \ \ endgroup \美元 3月4日20分,3点47分
  • 1.
    \ \ begingroup \美元 既然你是硕士,你可能想要从夏巴尔和舍伍德的定性研究转向更定量的研究。我建议看索默菲尔德的《理论物理讲座》,第3卷,第125页,对直线线和线圈的场的详细论述。它显示了在非常对称的情况下,表面电荷分布是如何确定的。我不再写更多了,否则这条评论就会变得“毫无用处”。哈哈 \ \ endgroup \美元 3月4日16:10
  • \ \ begingroup \美元 我来看看! \ \ endgroup \美元
    授予
    3月4日20点05分
1.
\ \ begingroup \美元

你的推理听起来很有逻辑。再考虑这样一个事实:如果理想导体中的电场很大,那么通过它的电流(与电导率和电场的乘积成比例)就会很大,但实际情况并非如此。

\ \ endgroup \美元
1.
  • \ \ begingroup \美元 是的,我理解德鲁德模型背后的数学理论,只是试图拼凑出原子水平上的小电场的物理原因。 \ \ endgroup \美元
    授予
    3月5日1:10
0
\ \ begingroup \美元

理想导体中的电场在稳定状态下是零(比如你的电路)。方程中的积分消失了。因此,ΔV=0,即沿理想导体的电势是恒定的。

\ \ endgroup \美元
5.
  • 1.
    \ \ begingroup \美元 是的,但是为什么导体上没有磁场呢?我读了一些书后确定了答案。电阻在导体一侧和电阻一侧的边界处的场是不同的。高斯定律解释了电通量的差异是由于电阻器表面电荷的积累。导体具有很高的导电性,它可以轻易地将电荷从阳极移动到电阻器的表面,但在电阻器上积聚的电荷会排斥进一步的电荷,使导体中的电场差异很小 \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日15点55分
  • \ \ begingroup \美元 当电荷流过电阻器时,电阻器表面的电场减小,因此电荷将从阳极滴到电阻器表面。因此,这导致在电阻之前的导体中有一个很小的电场。 \ \ endgroup \美元
    授予
    3月3日15:57分
  • 1.
    \ \ begingroup \美元 你所描述的电荷的积聚也被用来在空气中产生特定大小的e场。我记不起申请这个专利的那个物理学家的名字了。他还写了一本很好的EM教科书。 \ \ endgroup \美元 3月4日16:32分
  • \ \ begingroup \美元 @nikoschatziathanasiou Jefimenko吗? \ \ endgroup \美元 3月4日20点12分
  • \ \ begingroup \美元 是的。这是他。 \ \ endgroup \美元 3月4日20点19分

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