เหตุผลของการมีแรงดันไฟฟ้าไม่จำกัดและกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ในวงจรเปิดคืออะไร

จากธรรมชาติของแรงดันไฟฟ้าในการทำความเข้าใจแรงดันไฟฟ้าในวงจรเปิดที่ไม่มีที่สิ้นสุด (แบบอุดมคติ)

คำจำกัดความของแรงดันไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าคืองานที่ทำโดยสนามไฟฟ้าเพื่อย้ายหน่วยประจุบวกจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง

U=W/q

มีแรงดันไฟฟ้า มีงาน มีประจุ ในสถานะวงจรเปิด ไม่มีทางผ่านของกระแส เราสามารถพิจารณาจากมุมมองของสนามไฟฟ้าได้

สภาพของสนามไฟฟ้าในวงจรเปิด

เมื่อวงจรเปิด เราสมมติว่ามีสนามไฟฟ้าระหว่างขั้วของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า เช่น ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ เนื่องจากไม่มีกระแส ประจุไม่สามารถไหลผ่านวงจรเพื่อทำให้สนามไฟฟ้านี้สมดุลได้ ทฤษฎีแล้ว หากเราเคลื่อนย้ายประจุ q จากขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าไปยังขั้วบวก (ตามแนวเส้นสนามไฟฟ้า) เพราะไม่มีทางผ่านของกระแส ประจุจะไม่มีการสูญเสียพลังงานอื่น ๆ ในกระบวนการ (เช่น การสูญเสียพลังงานเป็นความร้อนเนื่องจากความต้านทานในสายนำไฟฟ้า เป็นต้น) ดังนั้นจำเป็นต้องทำงานที่ไม่มีที่สิ้นสุดเพื่อเอาชนะแรงสนามไฟฟ้า ตามคำจำกัดความของแรงดันไฟฟ้า ในขณะนี้แรงดันไฟฟ้าจะเข้าใกล้ค่าอนันต์ แต่นี่เป็นกรณีอุดมคติทฤษฎี ในทางปฏิบัติไม่มีวงจรเปิดที่ไม่มีการรั่วไหลอย่างเด็ดขาด

สาเหตุของกระแสเป็นศูนย์ในวงจรเปิด

เงื่อนไขของการเกิดกระแส

กระแสเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในทิศทางเดียว ในวงจร เพื่อมีกระแสอย่างต่อเนื่อง ต้องมีสองเงื่อนไข: แรก ต้องมีประจุที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ (เช่น อิเล็กตรอนเสรีในสายนำโลหะ) และที่สอง ต้องมีสนามไฟฟ้าที่ทำให้ประจุเคลื่อนที่ในทิศทางเดียว และวงจรต้องปิด

สภาพของวงจรเมื่อเปิดวงจร

ในสถานะเปิดวงจร วงจรไม่ใช่วงจรป้อนกลับ เช่น เมื่อสายไฟถูกตัดตรงกลาง แม้ว่าจะมีอิเล็กตรอนเสรี (ประจุที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ) ในสายไฟ และมีสนามไฟฟ้าที่ทั้งสองขั้วของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า แต่เนื่องจากวงจรถูกตัด อิเล็กตรอนไม่สามารถเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวที่จุดตัด ดังนั้นกระแสจึงเป็นศูนย์