ما هو السبب في وجود الجهد اللانهائي والتيار الصفر في الدائرة المفتوحة؟

من فهم طبيعة الجهد الكهربائي فهم جهد الدائرة المفتوحة اللانهائي (المثالي)

تعريف الجهد الكهربائي

الجهد الكهربائي هو العمل الذي يقوم به قوة المجال الكهربائي لنقل وحدة من الشحنة الموجبة من نقطة إلى أخرى، أي

U=W/q

هناك جهد كهربائي، هناك عمل، هناك شحنة. في حالة الدائرة المفتوحة، لا يوجد مسار للتيار، يمكننا النظر من وجهة نظر المجال الكهربائي.

شروط المجال الكهربائي في الدائرة المفتوحة

عندما تكون الدائرة مفتوحة، يُفترض أن هناك مجال كهربائي بين القطبين المصدر، مثل القطب الموجب والسالب للمصدر. بما أنه لا يوجد تيار، الشحنات لا يمكنها التدفق عبر الدائرة لتوازن هذا المجال الكهربائي. نظريًا، إذا نقلنا شحنة q من القطب السالب للمصدر إلى القطب الموجب (على امتداد خطوط المجال الكهربائي)، وبسبب عدم وجود مسار للتيار، الشحنة لن تفقد طاقة أخرى خلال العملية (مثل فقد الحرارة بسبب مقاومة الموصل، إلخ)، لذلك يجب القيام بعمل لا نهائي للتغلب على قوة المجال الكهربائي، وفقًا لتعريف الجهد الكهربائي، يكون الجهد عند هذه النقطة قريبًا من اللانهائي. ولكن هذا هو وضع مثالي ونظري، وفي الواقع لا يوجد دائرة مفتوحة مطلقة بدون تسرب.

سبب عدم وجود تيار في الدائرة المفتوحة

شروط تكوين التيار

يتشكل التيار من حركة الشحنات الكهربائية بشكل موجه. في الدائرة، لكي يكون هناك تيار مستمر، يجب استيفاء شرطين: الأول، وجود شحنة يمكنها الحركة بحرية (مثل الإلكترونات الحرة في الموصل المعدني)؛ والثاني، وجود مجال كهربائي يسبب حركة الشحنة بشكل موجه، ويجب أن تكون الدائرة مغلقة.

حالة الدائرة عند فتحها

في حالة الفتح، الدائرة ليست حلقة مغلقة. على سبيل المثال، عندما يتم قطع سلك في المنتصف، رغم وجود الإلكترونات الحرة (شحنات يمكنها الحركة بحرية) في السلك، وموجود مجال كهربائي في طرفي المصدر، لكن بسبب القطع، الإلكترونات لا يمكنها تشكيل حركة موجهة في مكان القطع، وبالتالي يكون التيار صفرًا.