Яка причина нескінченної напруги та нульового струму в відкритій цепі?

З розумінням природи напруги відкрите коло має нескінченну напругу (ідеально)

Визначення напруги

Напруга - це робота, яку виконує сила електричного поля для переміщення одиниці додатнього заряду з однієї точки в іншу, тобто

U=W/q

Є напруга, є робота, є заряд. У відкритому стані немає шляху для струму, можна розглянути з точки зору електричного поля.

Умови електричного поля при відкритому колі

Коли коло відкрите, припускається, що між двома полюсами джерела живлення, такими як додатний і від'ємний полюси батареї, існує електричне поле. Оскільки немає струму, заряди не можуть протікати через коло, щоб збалансувати це електричне поле. Теоретично, якщо ми перемістимо заряд q від від'ємного електрода джерела живлення до додатного (вздовж ліній електричного поля), оскільки немає шляху для струму, заряд не матиме інших енергетичних втрат у процесі (таких як теплові втрати через опір в провіднику тощо), тому потрібно виконати нескінченну роботу, щоб подолати силу електричного поля, за визначенням напруги, в цей час напруга наближається до нескінченності. Але це ідеальна, теоретична ситуація, на практиці немає абсолютно відкритого кола без витоку.

Причина нульового струму при відкритому колі

Умови формування струму

Струм формується завдяки напрямному руху електричних зарядів. У колі, щоб мати постійний струм, повинні бути виконані дві умови: перша - існує заряд, який може вільно рухатися (наприклад, вільні електрони в металевому провіднику); друга - існує електричне поле, яке спричиняє напрямний рух заряду, і коло має бути замкнутим.

Стан кола при його відкритті

У відкритому стані коло не є замкненим контуром. Наприклад, коли дріт розʼєднаний посередині, хоча в дроті є вільні електрони (заряди, які можуть вільно рухатися), і на обох кінцях джерела живлення є електричне поле, але через розʼєднання електрони не можуть утворити напрямний рух, тому струм дорівнює нулю.