Каква е причината за безкрайното напрежение и нулевия ток в отворена верига?

От природата на напрежението разбиране на безкрайното (идеално) напрежение при отворена верига

Дефиниция на напрежението

Напрежението е работата, извършена от електрическо поле, за да се премести единица положителен заряд от една точка до друга, т.е.

U=W/q

Има напрежение, има работа, има заряд. В отворено състояние няма път за тока, можем да разглеждаме от гледна точка на електрическото поле.

Електрически условия при отворена верига

Когато веригата е отворена, се предполага, че има електрическо поле между двата полюса на източника на напрежение, като положителния и отрицателния полюс на батерията. Тъй като няма ток, зарядите не могат да протекат през веригата, за да балансират това електрическо поле. Теоретично, ако преместим заряд q от отрицателния полюс на източника към положителния (в посоката на линията на електрическото поле), тъй като няма път за тока, зарядът няма да има други загуби на енергия в процеса (например загуби от топлина поради съпротивление в проводника и др.), затова е необходимо да се извърши безкрайна работа, за да се преодолее силата на електрическото поле. Според дефиницията на напрежението, в този момент напрежението приближава безкрайността. Но това е идеална, теоретична ситуация, в практиката няма абсолютна отворена верига без утечка.

Причината за нулевия ток при отворена верига

Условия за формиране на тока

Токът се формира чрез насочено движение на електрически заряди. В веригата, за да има непрекъснат ток, трябва да се изпълняват две условия: първо, има заряд, който може да се движи свободно (като свободни електрони в метален проводник); второ, има електрическо поле, което кара заряда да се движи в насочен начин, и веригата трябва да е затворена.

Състоянието на веригата, когато е отворена

В отворено състояние веригата не е затворена петля. Например, когато жицата е прекъсната по средата, въпреки че има свободни електрони (заряди, които могат да се движе свободно) в жицата, и има електрическо поле на двете крайни точки на източника, тъй като веригата е прекъсната, електроните не могат да се движе насочено в местата на прекъсване, затова токът е нула.