为什么电路被认为是回路?


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因此,我知道,当您谈论的是诸如包含电池的电路之类的电路时,该电路看起来就像是一个回路,但这仅仅是因为电源实际上靠近输出。

但是,事实并非一定如此,对吧?电池只是自包含的,因为它很方便,但是如果我理解这一权利,则可以通过将电源连接到任何带正电的端点来消耗电源。

因此,是否仅因为这样方便就将电路视为环路?由于河流无法绕圈流动,因此电力也无法流动,因为它将达到净零电位,因此意味着没有流动!


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“但是您可以通过将电源连接到任何带正电的端点来消耗电源” ..错误!
Trevor_G

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河流确实是一个循环流动的,只是那部分循环涉及海洋,云层和雨水。
安德鲁·莫顿

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您的问题是试图使能量和电子/电流适合同一模型。电流是一条链,一条将能量从电源传递到负载的链。像所有链一样,为了继续工作,它们需要循环回到源头。
Trevor_G

4
欧姆定律和EE中的所有内容都是对那里的真实混乱的便捷抽象。
尤金(Eugene Sh)。

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不是技术性的答案,而是从词源学的角度来看,“电路”的意思是“循环”:etymonline.com/word/circuit
DukeZhou

Answers:


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大多数电路被认为是回路,因为导电材料中的电荷往往会相对较快地均衡静电势差。以长电线/棒为例。假设您可以在其一侧添加电子。首先,您从0个电子开始。当您添加第一个电子时,周围没有其他东西了,因此它基本上可以走到任何地方。当您添加第二个电子时,它将使第一个电子尽可能远,以尝试在棒中建立电荷平衡。第一个电子移动实际上是一个微小的电流,它的移动可以用来从中提取功(因为花了功才将第二个电子添加到系统中)。添加第三个电子会将第二个电子推到中间。第二电子 的运动是第一次运动的一半,因此您只能从中提取一半的工作量。第一个电子在另一端,并且此时还没有移动。如果您不断向一端添加电子,那么其他电子的运动就会越来越少。很快,您将处于数千伏的电压下,并且无法从中提取任何功,因为电子根本无处可走。

相反,如果我们将电子从一侧移走并添加到另一侧呢?现在,您执行此操作的每个电子都将导致所有其他电子在一个方向上以相同的数量移动。现在,您可以为移动的每个电子从系统中提取均匀量的功。但是你做了什么?您已经创建了一个用手移动单个电子的循环。这就是为什么大多数电路都使用环路的原因。有某种东西将电子推向一个(或可能两个)方向。在您的情况下,它是电池,但是可以使用发电机和各种其他方法来“泵送”电子,以从不同位置提取电子。


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这是一个很好的解释,谢谢。因此,从根本上说,电池既是“泵”又是“捕捉器”,用于将电子推入系统,然后在它们从另一端掉出时被捕获?
dudewad

我想澄清一下我的问题的重点:电池的“泵”侧和电池的“麦田”侧没有连接,除非通过电路本身,即,这不是字面上的完全闭合的环路定义。我说的对吗?
dudewad

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@dudewad他们实际上是紧密相连的。如果您查看电池,您会发现它完全起作用的唯一原因是因为它允许离子(带电原子)重新平衡移动的电子引起的电荷差。对于移动的每个电子(-),正离子必须在内部移动到电池的另一块极板,以使其平衡。
Horta

1
@dudewad如果要拆开电池并断开两者之间的电解质连接(防止离子移动),则电池将迅速停止工作。
Horta

1
@dudewad电池中含有“神奇的化学物质”,可将电子从正极移至负极。
user253751 '17

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您可以将电池想像成电子泵,它以化学方式将电子从正极端子移至负极,以维持一定的“电压力”(这就是早期的家伙在一些旧书中所称的电位差,不错的模型)。

为了使这个东西真正有用,您需要提供一个使电子流动的路径,恰好利用移动的电子来完成一些有趣的任务[1]。这可能是加热细线以发光,或为其他一些电化学反应供电以给另一个电池充电,或在电动机或其他任何东西中产生磁场。如果您希望系统运行的时间短得多(想想只有十亿分之一秒),则此路径显然必须是一个循环。

请注意,在任何时候都没有提到接地等,所有电压都是相对于您执行操作中的任意点测量的,并且对于该电压进行任何有用的操作,都必须有一个环路让电流流动[2]。

Ground是真正的废话之一,以高度依赖于上下文的方式表示至少3种不同的事物,现在忽略。

[1]铜导体中的电子在您想要发挥作用的任何形式的电流下平均都非常缓慢地移动,每秒不到三毫米,但是电线就像充满滚珠轴承的管子一样,一推一推最后,一个球弹出另一个球的速度要快得多,然后任何球实际上都沿着管子向下移动。

[2]是的,我知道,闪存门,静电透镜,激光打印机,各种轻微的例外情况,但现在就顺其自然。


您对地面这么说真是令人安慰。...因为是的,我对它感到困惑,因为这似乎是一个动人的定义。我的房子到现在还没有被烧毁,这真是令人惊讶。谢谢!
dudewad

3

抱歉,没有。从长远来看,电池或任何电源必须保持电中性。分开的电荷的恢复力非常大,根本不会发生电路规模的电荷永久分离。这意味着,如果电流从一个端子流出,则必须从另一端子流入。一个最接近的例外是驻极体麦克风,它包含永久分开的电荷-很少。


但是,是否可以将带负电荷的粒子存储在走廊的一端,而将接收介质放置在另一端?可以说,这不是一个循环,而是某种形式的“均衡”。那有意义吗?我想我想弄清楚“ loops”是否应按字面意思理解。
dudewad

@dudewad,循环在字面上非常好。所有电路分析均基于回路。人们喜欢指出在极端情况下发生的异常。但是,如果您使自己确信电荷可以流入电路元件并停留在电路元件中,那么您实际上会发现不可能进行电路分析。宏观的物理世界非常符合这种行为,因此您可能不必担心任何异常。
mkeith

不仅从长远来看,而且从瞬间开始。我不会对电子枪或其他东西发射的一些额外电子产生疑问,但是从电路分析的角度来看,每个电路元件都必须在瞬间以及长期内保持电中性。
mkeith

@mkeith-我添加了专门针对电子枪和类似离子源的短语。而且由于电子枪曾经是电子电路的一部分(尽管未配置为产生非中性组件),所以我不知道如何消除它们。
WhatRoughBeast

@dudewad如果您刚刚开始研究电路,请绝对从字面上理解“回路”的概念。但是请记住,“循环”只会讲述故事的一部分。如果您要解释当电流流过电线时发生在原子级的情况,或者发生在高频时发生的情况,或者涉及电磁辐射(例如无线电传输)时发生的情况,或者任何类型的半导体器件(甚至是最基本的) )的工作原理,您需要的不仅仅是“循环”理论。但是您必须从简单的想法开始,并在这些想法的基础上……
alephzero

3

电路必须是回路。闭环时,电流流过负载。当环路打开时,电路将关闭。

也许您可以假设电压是推动电荷在环路中流动的“力量”。当前是按时间单位的流量。

没有循环,就没有电流。

...但是如果我理解这一权利,则可以通过将电源连接到任何带正电的端点来消耗电源。

否。请查看节能节约费用。如果我们从正电位点排放电荷,则电荷必须通过参考点(baterry,GND等的负端子)返回,即以闭环流动。


好的,这很有帮助...这是否意味着源与负载之间存在关系,并且与邻近度有关?
dudewad

1
...我之所以这样说,是因为如果您可以拥有一个“地”,那么从字面上看,电流是从回路中流到地球的,那么....地球以某种方式成为“回路”的一部分?那对我来说有点神秘。
dudewad

4
这是不正确的。电荷可以而且确实从高电位流向低电位。不需要循环。
Horta

1
将“地球”视为“返回路径”
Martin Petrei 17-10-12

好吧,我的问题不是很疯狂吗?我实际上只是想澄清一下,这更像是电荷均衡,而不是真正的环路,在该环路中,电子有效地以某种方式神奇地绕了一圈运动(因为它们没有)。
dudewad

1

我相信有一个更通用的答案,我们应该考虑电流而不是电压。

所有电路都必须遵循基尔霍夫定律 -基于麦克斯韦的基本方程式,该方程式描述了电流在任何介质中的流动方式。

如果节点未连接(通过任何频率的任何媒体),则该节点无法构成电路的一部分。相反,以任何方式连接的任何节点都构成电路的一部分。

基尔霍夫定律可以简单地表述为“任何电路中的电流之和为零”,即对于从节点流出的每个电流(在这种情况下,我们称其为正电流)都是相同且相反(负)的组合电流之和。必须输入相同的节点。

如果得出一个合理的结论,则必须将所有节点连接在一个或多个回路中,以使电路中的总和为零。所有的负面和正面必须完全抵消。


这过于简化。例如,无线电发射器肯定有一个“电流”流到天线-您可以用普通的电表进行测量-但天线本身不是 “闭路”。从物理上讲,它只是以特定几何形状构造的导电材料的集合。如果测量天线“端子”之间的直流电阻,则表示开路!
alephzero

天线是闭合电路。常规天线具有两个“板”,交替的折叠电荷在它们之间移动。由于接地平面的影响,即使是简化的天线也只有一根实际导体,而一根虚构的导体,请参见en.wikipedia.org/wiki/Monopole_antenna
杰森·摩根

简单就是好。Kirchoff / Maxwell的简化是正确的。从电流的角度来看,也许您正在考虑将发射的RF作为电路的一部分?这仅比电阻中散发的热量更真实。请记住,麦克斯韦方程是笼统的,不仅仅描述太空中的自由波。
杰森·摩根

1

您部分正确,因为电子将从电势移动到更高的电势。因此,您可能会认为,如果我在空间A的某个点有电压,而导线则延伸到空间B的另一个点,则电子将流过该导线。

schematic

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

但是,电压本身没有任何意义。电压是两点之间的电位差。

schematic

模拟该电路

也就是说,您需要一个公共参考点才能首先确定电压。因此,无论您是否喜欢,您最终都会遇到一些阻力。

但是,这也提出了另一点。在上面的电路中,即使没有参考线,电压源的负极之间仍然存在一些电阻,尽管电阻很大。这样,您会有一个环路,并且导线中会流过很小的电流,尽管它可能太小而无法测量。

将电流的概念与电子运动的概念区分开也很重要。电流是一种抽象表示,而电子运动是一种物理现象。我们说电流循环通过电池或电容器,但是实际上电子不是。相反,相等数量的电子会像进入另一侧一样离开它们。这种差异是微妙的,但很重要。


我知道了。是的,我不知道电流!=电子运动,这对我来说很清楚。感谢您为我
哑巴

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@dudewad ha ..我以为是自己为自己
哑巴了

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电流是电荷载体的流动,通常是电子或电子不足的原子。

如果我们带电池:电流在闭环中流动,即电流

enter image description here

但是有人告诉我,但是当您碰到乳清的阳性信号时,会发生什么呢?

enter image description here

好吧,答案很简单:人与地球形成一个闭环,使电子在他的体内流动,但是鸟并没有受到冲击,因为它没有闭环


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电池图是错误的。它不显示通过电池中心的电流。如果电线中只有1安培,则电解液中只有1安培。电路是闭环的。(电池是一个电荷泵,电流的路径是通过电池然后再返回,与任何组件一样。)
wbeaty

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包含电池的电路,看起来像回路

一个循环。电池的电解质是良好的导体,是一种短电路。

也许您会误以为电池会“充电”,或者流经电解液的电流为零安培?不,不是那样的。电池的行为就像短路,非常低的内部电阻一样,带有电池的简单电路就是闭环。

电池不向电路提供任何电荷。流动的电荷来自铜本身,来自金属的电子海。


你是说离子的良导体,对吗?如果它是电子的良导体,则电池会短路并着火。chemistry.stackexchange.com/questions/2644/…–
奥尔塔

>离子导体良好的导体,周期(传导高安培)。电解质是极板之间的“短路跳线”。这就是所有电池实际工作的方式
wbeaty

真正。这是离子短路,而不是金属线短路,但是您正确的说离子导体仍然是导体。如果您不区分这种情况,我会感到困惑。
Horta

减少混乱:根本不提电子。也不要提及离子。电流采取闭环的形式,没有开始或结束。电流的路径穿过电池的中部,就像灯泡一样,电流的路径穿过灯丝。或使用发电机,电流路径穿过线圈。常见的误解:电池的一个极板是电荷源,而另一极板则收集“用过的电荷”。这是错误的,因为电荷流过电解质,而整个电池却起着电荷泵的作用。
wbeaty
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