Wie fließt Strom auf diesem Weg, wenn alle Punkte auf dem gleichen Potential liegen?

Wenn die Potentiale an den Punkten A, B, C usw. auf dem gleichen Potential liegen wie die Batterie auf dem Boden, wie fließt dann der Strom?

Mir fehlt etwas grundlegend, daher wäre es hilfreich, wenn jemand meinen Fehler korrigieren könnte.

Auch wo genau tritt der Spannungsabfall auf (von 12V auf Spannung über der Glühlampe)? Tritt es sofort auf, wenn die Klemmen der Glühlampe mit dem Kabel in Kontakt kommen, oder nehmen die 12 V allmählich ab, bis sie die Spannung der Glühlampe erreichen?

Wenn ich die Spannung an einem beliebigen Punkt im Rückweg (nach der Glühbirne) messen würde, wie würde ich das messen? Was wäre in diesem Fall meine "Masse" oder "Referenz zum Messen der Spannung"?

Im wirklichen Leben liegen die Punkte nicht genau auf dem gleichen Potential, da Drähte einen sehr kleinen Widerstand haben. In vielen Situationen ist es jedoch in Ordnung, den Draht mit einem Widerstand von Null zu betrachten, was bedeutet, dass die Punkte A, B, C und D elektrisch die gleiche Spannung haben, weil sie der gleiche Punkt sind . Genauer gesagt sind sie alle der gleiche Knoten .

Wenn Sie möchten, können Sie den Fall betrachten, dass die Drähte einen gewissen Widerstand haben, und dann die Grenze nehmen, wenn sich der Widerstand 0 nähert (wenn Sie mit dem Konzept der Grenzen vertraut sind). Nach dem Ohmschen Gesetz haben Sie$V = I\times R$, aber wenn R gleich 0 ist und V auch gleich 0 ist, haben Sie $0 = I \times 0$, die tatsächlich eine unendliche Anzahl von Lösungen für hat $I$kann jeder Wert funktionieren.

In Bezug auf Ihre zweite Frage fällt die 12 V idealerweise vollständig über die Glühlampe. Die Spannung am oberen Anschluss der Glühlampe beträgt 12 V und die Spannung am unteren Anschluss beträgt 0 V.

Und für Ihre dritte Frage können Sie die Spannung entlang des Rückweges relativ zu einem anderen Punkt auf dem Rückweg messen. Sie liegt sehr nahe bei 0 V, es sei denn, die Drähte sind im Verhältnis zu ihrem Widerstand lang genug. Sie müssten nur definieren, wo sich der Boden befindet. Zum Beispiel könnte man sagen "die Spannung an der unteren Seite der Glühlampe ist 0,03 V höher als die Spannung am Minuspol der Batterie".

Basierend auf Ihrer Frage in den Kommentaren hinzugefügt:

In Bezug auf Ursache und Wirkung ist hier die Batteriespannung die einzige Stromquelle. Nehmen Sie also die 12 V an der Batterie als gegeben an. Alles andere passiert deshalb. Was auch immer zwischen den Batterieklemmen angeschlossen ist, hat 12 V an sich und der Strom fließt nach dem Ohmschen Gesetz (für eine ohmsche Last wie diese). Ein möglicher Fehler in Ihrer Argumentation ist, dass kein Strom fließen muss, damit eine potenzielle Differenz besteht. Wenn Sie den Stromkreis irgendwo unterbrechen, liegt eine Differenz von 12 V über der Unterbrechung, obwohl kein Strom fließt. Es würde 0 V über der Glühbirne liegen.

In dieser Schaltung gilt das Ohmsche Gesetz aufgrund der Materialeigenschaften der Elemente, vorausgesetzt, die Drähte sind niederwertige Widerstände und die Glühlampe ist ein hochwertiger Widerstand. Also V = IR, aber die Ursache-Wirkungs-Beziehung hier ist, dass Spannung Strom verursacht. Es wäre umgekehrt, wenn Sie eine Stromquelle anstelle einer Batterie- / Spannungsquelle hätten.

Abgesehen davon möchten sie bei einführenden Hausaufgaben normalerweise davon ausgehen, dass alle Drähte einen Widerstand von genau Null haben und ein einziger elektrischer Knoten sind. Diese Schaltung entspricht dem direkten Anschluss der Glühlampe an die Batterie ohne Kabel.

Bearbeiten, um auf neuen Kommentar zu antworten:

Spannungen und Ströme hängen zusammen, sodass Sie sie voneinander berechnen können und das System selbstkonsistent sein sollte. Was die Gleichungen Ihnen nicht sagen, ist Ursache und Wirkung, was Sie meiner Meinung nach verwirrt. Viele der Aussagen, die Sie gerade in Ihrem Kommentar gemacht haben, sind leicht falsch - nicht ganz falsch - aber gerade falsch genug, dass es kein Paradoxon ist. Ein Spannungsabfall ist genau das Gleiche wie eine Potentialdifferenz, und es kann eine Spannungsdifferenz geben, ohne dass im Allgemeinen Strom fließt. An den Kabeln + der Glühbirne tritt ein Spannungsabfall von 12 V auf, da die Batterie immer genau 12 V beträgt - das ist die ursprüngliche Ursache. Das Ohmsche Gesetz sagt Ihnen dann, dass der Strom mit einer Rate fließt, die proportional zur Spannung ist (die Proportionalitätskonstante wird als Widerstand bezeichnet). Ohmsches Gesetz sagt dir nicht warumDies ist jedoch der Fall, nur dass es so ist. Wenn Sie bereit sind, das Ohmsche Gesetz als wahr zu betrachten (und bereit sind anzunehmen, dass die Batterie eine perfekte 12-V-Spannungsquelle ist), ergibt sich ein Strom von$I = \dfrac{12\text{ V}}{R_{wires} + R_{bulb}}$fließt durch die Drähte und die Glühbirne. Die Spannung an den Drähten kann nach dem Ohmschen Gesetz als erneut berechnet werden$V_{wires} = I \times R_{wires}$.

Das ist also alles in Ordnung, aber ich vermute, dass Sie wahrscheinlich immer noch nicht sicher sind, ob Sie das Ohmsche Gesetz ohne jede Erklärung als wahr akzeptieren müssen. Sie möchten die interne Funktionsweise des Drahtes verstehen und wissen, warum er dem Ohmschen Gesetz folgt. Ich bin wahrscheinlich nicht die richtige Person, um darauf zu antworten, aber ich habe einige interessante Zitate aus einem Forumsbeitrag bei ResearchGate mit dem Titel "Gibt es kausale Zusammenhänge im Ohmschen Gesetz? Wenn ja, welche ist die Ursache und welche die Wirkung?" Gefunden. Hier ein paar Zitate von dort:

Abdelhalim Zekry :
... Lassen Sie
uns jetzt tiefer gehen und den Leitungsmechanismus in einem ohmschen Widerstand wie Metalldrähten untersuchen. Beim Anlegen einer Spannung V an einen kreisförmigen Draht mit der Querschnittsfläche A und der Länge L wird ein elektrisches Feld E = V / L im Draht erzeugt. Aufgrund des elektrischen Feldes wird eine Kraft F auf die freien Elektronen in dem Draht entwickelt Dirigent. folglich werden sie beschleunigt und aufgrund von Kräften, den Reibungskräften, wird ihre Geschwindigkeit einen stationären Wert erreichen. Diese sich bewegenden Elektronen mit der stationären Geschwindigkeit bilden den gemessenen Strom im Widerstand. Wir sehen, dass die Bewegung von Elektronen bei Reaktion aufgrund eines angelegten elektrischen Feldes der Bewegung von Massen in einem Reibungsmedium ähnelt.
...

Jacques B Sombrin : Das
Ohmsche Gesetz ist eine Annäherung an die Maxwellschen Gleichungen, die unter der Hypothese gültig ist, dass die Lichtgeschwindigkeit unendlich ist, so dass Strom im Widerstand und Spannung über dem Widerstand unabhängig von der Länge des Widerstands gleichzeitig auftreten. Ich denke nicht, dass diese Annäherung verwendet werden kann, um kausale Zusammenhänge zu bestimmen.

Auf der Physics StackExchange-Website gibt es eine weitere potenziell nützliche Antwort: https://physics.stackexchange.com/a/195024/ , die zeigt, wie das Ohmsche Gesetz mit den Maxwellschen Gleichungen zusammenhängt (glaube ich!).

Der größte Teil des Spannungsabfalls tritt entlang des Glühfadens der Glühbirne auf.

Wenn Sie messen waren ON dem Glühfaden würden Sie feststellen , dass eine Seite ist 12V, die andere 0V ist , und wenn Sie in der Mitte messen werden Sie 6V finden.

Ihre Annahme, dass die Punkte A, B, C und D alle 12 V sind, ist jedoch falsch. Drähte haben einen Widerstand (es sei denn, Sie arbeiten mit Supraleitern) und es kommt zu einem leichten Spannungsabfall am Draht. In einem gut konzipierten Stromkreis sollte er jedoch sehr klein sein, da überall dort, wo ein Spannungsabfall und ein Stromfluss auftreten, Strom durch Wärme verloren geht (gut im Filament, unbrauchbar in den Drähten). A kann 11.999999, B 11.999998, C 11.999997 usw. sein.

Wie zum Messen des 0V-Kabels ...

Um eine Spannung zu messen, müssen Sie eine Referenz auswählen . Es gibt keine richtige / falsche Wahl, aber um die Schaltung besser zu verstehen, sollte sich Ihre Referenz in der Nähe des Batterieanschlusses befinden.

Wenn Sie den 0-V-Draht an verschiedenen Stellen mit einem hochpräzisen Instrument (oder mit wirklich dünnen Drähten) messen, werden Sie feststellen, dass die Spannung ansteigt, wenn Sie weiter von der Batterie entfernt messen, ähnlich wie die 12-V-Draht-Spannung abnimmt, wenn Sie weiter von der Batterie entfernt sind Batterie.

Der Strom fließt von - nach + (weil Elektrizität eine Bewegung von Elektronen ist, die negativ sind) und fließt, wo immer es möglich ist, ähnlich wie unter Druck stehende Luft / Wasser durch ein Netzwerk von Röhren zu wo immer es kann.