Açık devrede sonsuz voltaj ve sıfır akım neden oluşur?

Gerilimin doğasından açık devre geriliminin sonsuzluğunu (ideal) anlama

Gerilim tanımı

Gerilim, elektrik alan kuvveti tarafından birim pozitif yükü bir noktadan diğerine taşımak için yapılan iştir, yani

U=W/q

Gerilim var, iş var, yük var. Açık durumda, akım yolu yoktur, bu nedenle elektrik alan açısından düşünebiliriz.

Açık devredeki elektrik alan koşulları

Devre açık olduğunda, güç kaynağı iki kutbu arasında, örneğin pillerin pozitif ve negatif kutbu arasında bir elektrik alan olduğu varsayılır. Akım olmadığı için, yükler bu elektrik alanını dengelemek için devre boyunca akamaz. Teorik olarak, q yükünü güç kaynağındaki negatif elektrottan pozitif elektrota (elektrik alan çizgisinin yönünde) taşıyacak olursak, akım yolu olmadığı için, yük bu süreçte başka enerji kayıpları (örneğin, iletkenin direnci nedeniyle ısı kaybı vb.) yaşamaz, bu nedenle gerilim tanımına göre, bu zaman da gerilim teorik olarak sonsuza yaklaşır. Ancak bu ideal, teorik bir durumdur, uygulamada hiç sızıntı olmayan mutlak açık devre bulunmaz.

Açık devrede sıfır akımın nedeni

Akım oluşum koşulları

Akım, elektrik yüklerinin yönlendirilmiş hareketi ile oluşur. Bir devrede sürekli akım olması için iki koşul gerekir: ilk olarak, özgürce hareket edebilen bir yük (örneğin, metalle iletkenlerdeki özgür elektronlar) olmalı; ikinci olarak, yükün yönlendirilmiş hareketini sağlayan bir elektrik alan olmalı ve devre kapalı olmalıdır.

Devrenin açık olduğunda durumu

Açık durumda, devre kapalı bir döngü değildir. Örneğin, bir telin ortasında kopuş olduğunda, telden özgür elektronlar (özgürce hareket edebilecek yükler) olsa da, güç kaynağı her iki ucunda bir elektrik alan olmasına rağmen, devre kopuk olduğu için, elektronlar kopma noktasında yönlendirilmiş bir hareket oluşturamaz, bu nedenle akım sıfırdır.