چرا در مدار باز ولتاژ نامحدود و جریان صفر است

از طبیعت فهم ولتاژ ولتاژ مدار باز را بینهایت (ایدهال) درک کنید

تعریف ولتاژ

ولتاژ کاری است که توسط نیروی میدان الکتریکی انجام می‌شود تا واحدی از بار مثبت را از یک نقطه به نقطه دیگر جابجا کند، یعنی

U=W/q

ولتاژ وجود دارد، کار وجود دارد، بار وجود دارد. در حالت باز، مسیر جریان وجود ندارد، می‌توانیم از دیدگاه میدان الکتریکی بررسی کنیم.

شرایط میدان الکتریکی در مدار باز

هنگامی که مدار باز است، فرض می‌کنیم که میدان الکتریکی بین دو قطب منبع برق، مانند قطب مثبت و منفی باتری، وجود دارد. چون جریان وجود ندارد، بارها نمی‌توانند از طریق مدار حرکت کنند تا این میدان الکتریکی را تعادل بخشند. نظریاً، اگر بار q را از الکترود منفی منبع برق به الکترود مثبت (در جهت خطوط میدان الکتریکی) حرکت دهیم، چون مسیر جریان وجود ندارد، بار در این فرآیند انرژی دیگری (مانند تلفات گرمایی به دلیل مقاومت در هادی) نخواهد داشت، بنابراین لازم است کار نامحدودی انجام شود تا نیروی میدان الکتریکی را غلبه کنیم. بر اساس تعریف ولتاژ، در این زمان ولتاژ به سمت بینهایت میل می‌کند. اما این یک وضعیت ایده آل و نظری است، در عمل مدار بازی کاملاً بدون لوپ نیست.

دلیل صفر شدن جریان در مدار باز

شرایط تشکیل جریان

جریان از حرکت جهت‌دار بارهای الکتریکی تشکیل می‌شود. در مدار، برای داشتن جریان مداوم، دو شرط باید برقرار باشد: اولاً، باری که می‌تواند آزادانه حرکت کند (مانند الکترون‌های آزاد در هادی فلزی)؛ دوماً میدان الکتریکی که باعث حرکت جهت‌دار بار می‌شود و مدار باید بسته باشد.

حالت مدار در زمان باز شدن

در حالت باز، مدار حلقه بسته نیست. برای مثال، هنگامی که یک سیم در وسط قطع می‌شود، گرچه الکترون‌های آزاد (بارهایی که می‌توانند آزادانه حرکت کنند) در سیم وجود دارند و میدان الکتریکی در دو طرف منبع برق وجود دارد، اما چون مدار قطع است، الکترون‌ها نمی‌توانند حرکت جهت‌داری در محل قطع ایجاد کنند، بنابراین جریان صفر است.