Was ist der Grund für die unendliche Spannung und den Nullstrom in einem offenen Stromkreis?

Von der Natur des Spannungsverständnisses: Offene Schaltungsspannung unendlich (ideal)

Spannungsdefinition

Spannung ist die Arbeit, die von der elektrischen Feldkraft geleistet wird, um eine Einheit positiver Ladung von einem Punkt zu einem anderen zu bewegen, d. h.

U=W/q

Es gibt Spannung, es gibt Arbeit, es gibt Ladung. Im offenen Zustand gibt es keinen Strompfad, wir können dies aus Sicht des elektrischen Feldes betrachten.

Elektrische Feldbedingungen bei offener Schaltung

Wenn die Schaltung offen ist, wird angenommen, dass es ein elektrisches Feld zwischen den beiden Polen der Stromquelle gibt, wie z. B. den Plus- und Minuspol einer Batterie. Da kein Strom fließt, können die Ladungen nicht durch die Schaltung fließen, um dieses elektrische Feld auszugleichen. Theoretisch, wenn wir eine Ladung q vom negativen zum positiven Pol der Stromquelle bewegen (entlang der Richtung der elektrischen Feldlinien), weil es keinen Strompfad gibt, werden die Ladungen im Prozess keine anderen Energieverluste haben (wie Wärmeverluste aufgrund des Widerstands in Leitern usw.), so dass unendlich viel Arbeit geleistet werden muss, um die elektrische Feldkraft zu überwinden. Laut Definition der Spannung nähert sich die Spannung in diesem Fall dem Unendlichen. Dies ist jedoch eine ideale, theoretische Situation, in der Praxis gibt es keine absolute offene Schaltung ohne Leckströme.

Ursache für null Strom in der offenen Schaltung

Bedingungen für die Strombildung

Strom entsteht durch die gerichtete Bewegung von elektrischen Ladungen. In einer Schaltung müssen zur Erzeugung eines stetigen Stroms zwei Bedingungen erfüllt sein: erstens, es muss eine frei bewegliche Ladung vorhanden sein (wie freie Elektronen in einem metallischen Leiter); zweitens, es muss ein elektrisches Feld geben, das die Ladung in gerichteter Weise bewegt, und die Schaltung muss geschlossen sein.

Zustand der Schaltung, wenn sie offen ist

Im offenen Zustand ist die Schaltung kein geschlossener Kreis. Zum Beispiel, wenn ein Draht in der Mitte unterbrochen ist, obwohl es freie Elektronen (frei bewegliche Ladungen) im Draht gibt und am Anfang und Ende der Stromquelle ein elektrisches Feld vorhanden ist, können die Elektronen aufgrund der Unterbrechung der Schaltung an der Unterbrechungsstelle keine gerichtete Bewegung bilden, daher ist der Strom null.