Kaj je razlog za neskončno napetost in ničelni tok v odprtem vezju

Od priročnega razumevanja napetosti do odprte krožnice s neskončno (idealno) napetostjo

Definicija napetosti

Napetost je delo, ki ga opravi električno polje, da premakne enoto pozitivnega naboja iz ene točke v drugo, torej

U=W/q

Obstaja napetost, obstaja delo, obstaja naboj. V stanju odprte krožnice ni poti za tok, lahko pa gledamo z vidika električnega polja.

Pogoji v električnem polju pri odprti krožnici

Ko je krožnica odprta, se predpostavlja, da obstaja električno polje med dvema poloma viru napetosti, na primer med pozitivnim in negativnim polom baterije. Ker ni toka, naboji ne morejo teči skozi krožnico, da bi poravnali to električno polje. Teoretično, če premaknemo naboj q od negativnega pola vira napetosti do pozitivnega (v smeri električnih poljskih črt), ker ni poti za tok, naboj ne bo imel drugih energijskih izgub v procesu (na primer zaradi toplinske izgube zaradi upora v vodilu itd.), zato je potrebno opraviti neskončno delo, da premočimo silo električnega polja. Po definiciji napetosti se v tem trenutku napetost približa neskončnosti. To je pa idealna, teoretična situacija, v praksi pa ni popolnoma odprte krožnice brez iztekanja.

Vzrok za ničelni tok pri odprti krožnici

Pogoji za nastanek toka

Tok nastane s smerito gibanjem električnih nabojev. V krožnici, da bi bil tok zvezan, morata biti izpolnjeni dva pogoja: prvič, obstaja naboj, ki se lahko svobodno giblje (na primer prosti elektroni v metalnem vodilu); drugič, obstaja električno polje, ki vzroča, da se naboj giblje smerito, in krožnica mora biti zaprta.

Stanje krožnice, ko je odprta

V stanju odprte krožnice krožnica ni zaprta zanka. Na primer, ko je v sredini vodilo prekinjeno, čeprav so v vodilu prosti elektroni (naboji, ki se lahko svobodno gibljejo), in obstaja električno polje na obeh koncih vira napetosti, ker je krožnica prekinjena, elektroni ne morejo ob prekidu formirati smeritega gibanja, zato je tok enak nič.