ลัดวงจร = ไม่มีไฟฟ้า?

ตอนนี้ฉันต้องการสร้างสิ่งต่าง ๆ และฉันสนใจที่จะเรียนรู้สิ่งต่าง ๆ จริงๆ (พิจารณาว่าฉันเริ่มจากศูนย์)
ดังนั้นฉันกำลังอ่านเว็บไซต์นี้ทั้งหมดและบรรทัดต่อไปนี้ในบทความนี้ทำให้ฉันเกาหัวในบางครั้ง:

[เกี่ยวกับอัตรากำลังของวงจร] ใน
ทำนองเดียวกันถ้าเรามีภาวะลัดวงจรกระแสไฟไหลจะปรากฏ แต่ไม่มีแรงดัน V = 0 ดังนั้น 0 x I = 0 ดังนั้นพลังงานที่กระจายในวงจรจะเป็น 0

ฉันค่อนข้างแน่ใจว่าคุณสามารถละลายสิ่งต่าง ๆ เมื่อเชื่อมต่อกับปลายทั้งสองของแบตเตอรี่ ไม่ใช่ว่าฉันลองด้วยตัวเอง แต่ได้สัมผัสทั้งสองด้านของแบตเตอรี่ AAA ด้วยลวดโลหะทำให้เกิดประกายไฟและความร้อน ถูกต้องจริงหรือไม่ว่าไม่มีการกระจายอำนาจภายในวงจรในสภาวะการลัดวงจร

นอกจากนี้ฉันยังจำได้ว่าจะไม่มีการไหลของอิเล็กตรอนในวงจรหากไม่มีแรงดันตกระหว่างปลายทั้งสองของวงจร ถ้าอย่างนั้นเส้นที่ผมอ้างถึงนั้นขัดแย้งกันหรือไม่?

คุณไม่ควรเป็นอาจารย์ของคุณอย่างหนัก

ความสับสนที่มาใหม่กับการต่อสู้กับ EE นั้นคือเราพูดถึงวงจร IDEAL เชิงทฤษฎีซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการสอน ในวงจรอุดมคติสิ่งต่าง ๆ มักทำหน้าที่ตรงกันข้ามกับแนวคิดที่ใช้งานง่ายและการทดลองของคุณว่าสิ่งต่าง ๆ ทำงานอย่างไร

สิ่งต่าง ๆ เช่นลัดวงจรหม้อแปลงไดโอดและอื่น ๆ อีกมากมายที่เราทำงานด้วยมีโมเดลในอุดมคติที่เราใช้เพื่ออธิบายและทำความเข้าใจพวกมันภายในขอบเขตของวิธีที่เราพยายามใช้มัน ความจริงนั้นซับซ้อนกว่าและยากกว่ามากหากไม่สามารถนิยามได้ทั้งหมด

คำจำกัดความของ "ไฟฟ้าลัดวงจร" ในความเป็นจริงก็คือ มันคือความต้านทานที่มีความต้านทานเป็นศูนย์ที่เป็น Ω นั่นคือพลังของแบตเตอรี่จะกระทำผ่านมันโดยไม่มีแรงต้าน คุณไม่ต้องทำอะไรเลยและไม่มีอำนาจใด ๆ$0\Omega$

ในชีวิตจริงของหลักสูตรลวดที่คุณใช้เพื่อทำให้แบตเตอรี่มีความต้านทานเล็กน้อย ตัวแบตเตอรี่เองก็มีความต้านทานภายใน เนื่องจากทั้งคู่มีขนาดเล็กกระแสผลลัพธ์จึงมีขนาดใหญ่มาก นั่นหมายถึงพลังงานจำนวนมากกระจายตัวอยู่ในสายไฟและในแบตเตอรี่และสิ่งต่าง ๆ ก็ค่อนข้างอบอุ่น

อย่างที่ฉันพูดไว้อย่าเป็นอาจารย์ของคุณอย่างหนัก EE จำนวนมากยอมรับแนวคิดที่มีคุณค่าในขณะที่ตระหนักว่าความจริงนั้นแตกต่างกันมาก โมเดลในอุดมคติทำให้เรามีจุดเริ่มต้นในการทำงานซึ่งทำให้เราสามารถออกแบบสิ่งต่าง ๆ ให้มีความแม่นยำในระดับการทำงานโดยไม่หลงทางในโลกแห่งความเป็นจริง

อย่างไรก็ตามเราต้องระวังเสมอว่าอุดมคติเป็นตำนาน

แม้จะสัมผัสทั้งสองด้านของแบตเตอรี่ AAA ด้วยลวดโลหะทำให้เกิดประกายไฟและความร้อน

ในการวิเคราะห์วงจรนี้คุณต้องพิจารณาทั้งความต้านทานภายในของแบตเตอรี่และความต้านทานที่แท้จริงของสายไฟ

เนื่องจากลวดจริงมีความต้านทานไม่เป็นศูนย์พลังงานบางส่วนจะถูกส่งไปยังลวดและกลายเป็นความร้อน

แต่เนื่องจากแบตเตอรี่จริงมีความต้านทานภายในพลังงานบางส่วนจะถูกแปลงเป็นความร้อนภายในแบตเตอรี่ซึ่งไม่ดีและอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้

คำแถลง (จากเว็บไซต์) นั้นถูกต้องในทางทฤษฎีล้วนๆเท่านั้นเนื่องจากไม่มีสิ่งที่สั้นเท่ากับ 0 โอห์ม สายไฟทั้งหมดมีความต้านทานบ้างและแบตเตอรี่เองก็มีความต้านทานภายใน อาจารย์ของคุณถูกต้องแน่นอน - หากมีกระแสไฟฟ้าไหลแรงดันจะลดลงถึงแม้ว่ามันจะเล็กมาก

ในความเป็นจริงวิธีหนึ่งในการวัดกระแสในวงจรคือการวางความต้านทานสอบเทียบขนาดเล็ก (เรียกว่าตัวต้านทาน shunt) โดยทั่วไป 0.01 โอห์มเป็นอนุกรมพร้อมกับโหลดและการวัดแรงดันไฟฟ้าตก

แรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ที่มีการลัดวงจรเป็นจริงเฉพาะในกรณีที่มีความต้านทานเป็นศูนย์ นั่นคือคำสั่งทางทฤษฎี

ในความเป็นจริง (อย่างน้อยสำหรับเราที่อุณหภูมิห้อง) จะมีความต้านทานอยู่เสมอและทำให้ไฟฟ้าลัดวงจรมีแรงดันและกำลัง

พิจารณาวงจรในอุดมคติ (a) ด้านล่าง มีกระแส 2 A ไหลผ่านวงจร มันไปจาก A ถึง B ผ่านตัวต้านทานไปยัง C จากนั้นกลับไปที่ D และผ่านแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าไปที่ A ทำให้วงจรเสร็จสมบูรณ์

ทีนี้แรงดันตกคร่อมสาย AB และพลังงานกระจายไปเท่าไหร่? นั่นคือลวดในอุดมคติดังนั้นความต้านทานจึงเป็นศูนย์และดังนั้นแรงดันไฟฟ้าตกและพลังงานจึงเป็นศูนย์เช่นกัน โดยไม่คำนึงถึงความจริงที่ว่ามีกระแส 2 A ไหลผ่าน ลวดในอุดมคติคือไฟฟ้าลัดวงจรและนี่คือลวดที่ไม่กระจายพลังงานเหมือนกับครูของคุณพูด

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

$V_2\ /\ R_2$$10\ \mathrm{V}\ /\ 0\ \Omega$$R_2$$\lim_{R_2\to0} {V_2\over R_2} = \infty$ถ้าเราต้องการเล่นนักคณิตศาสตร์)

เห็นได้ชัดว่ามีแรงดันตกเนื่องจากแรงดันสุทธิรอบวงจรต้องเป็นศูนย์ แรงดันไฟฟ้าที่ไม่เป็นศูนย์คูณด้วยกระแสไฟฟ้าที่ไม่มีที่สิ้นสุด สิ่งนี้แตกต่างจาก (a) เนื่องจากที่นี่แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าทั้งวงจรลัดวงจร

^{จำลองวงจรนี้}

เมื่อมีองค์ประกอบความต้านทานจำนวนหนึ่งเชื่อมต่อเป็นอนุกรมและขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าจำนวนพลังงานทั้งหมดจะแปรผกผันกับความต้านทานทั้งหมด (เพื่อความแม่นยำจะเป็นแรงดันไฟฟ้ากำลังสองหารด้วยความต้านทาน) แต่ส่วนของพลังงานที่ได้รับ องค์ประกอบความต้านทานแต่ละตัวจะเป็นสัดส่วนกับความต้านทานของมัน

หากมีลวดที่มีความต้านทาน 1 โอห์มเชื่อมต่อเป็นชุดกับหลอดไฟที่มีความต้านทาน 99 โอห์มและการรวมกันนั้นขับเคลื่อนด้วยแหล่งกำเนิด 100 โวลต์พลังงานทั้งหมดจะเป็น 100 โวลต์กำลังสองหารด้วย 100 โอห์ม ความต้านทานรวมคือ 100 วัตต์ จากพลังงานนั้น 99% จะกระจายไปในหลอดไฟและ 1% จะกระจายไปในลวด

หากความต้านทานของหลอดไฟลดลงถึง 0.001 โอห์มกำลังงานทั้งหมดที่กระจายออกจะเท่ากับ 100 โวลต์กำลังสองหารด้วยความต้านทานรวมทั้งหมด 1.001 โอห์มคือ 9,9990 วัตต์ จากพลังงานนั้นประมาณ 0.1% (10 วัตต์) จะกระจายไปในหลอดไฟสั้นและ 99.9% (9980 วัตต์) ในสายไฟ โปรดทราบว่าการกระจายพลังงานสูงสุดในหลอดไฟจะเกิดขึ้นหากความต้านทานมีค่าเท่ากับลวด ในกรณีนี้ 5,000 วัตต์จะถูกแบ่งเท่า ๆ กันระหว่างลวดและหลอดไฟ (แต่ละหลอดได้รับ 2,500 วัตต์)

สิ่งนี้ดูเหมือนจะเกิดจากข้อสันนิษฐานที่ว่าแม้ในอุดมคติแล้วกระแสผ่านวงจรยังคงมี จำกัด และดังนั้น V = IR จึงหมายถึง V = 0

แบบจำลองที่สมเหตุสมผลมากขึ้นว่าโลกแห่งความเป็นจริงสั้นจะเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ยังคงไม่ใช่ศูนย์ ในกรณีที่เหมาะสมที่สุดของการต้านทานศูนย์คุณจึงมีกระแสไม่สิ้นสุด กำลัง P = IV ก็จะไม่มีที่สิ้นสุดเช่นกัน

คำถามของคุณทำให้ฉันอยากรู้อยากเห็นดังนั้นฉันโพสต์ของตัวเอง ความคิดเห็นที่ Nick Alexeev นำเสนอฉันคิดว่าโดยทั่วไปแล้วตอบคำถามของคุณ - แบบจำลองของการลัดวงจรที่คุณกำลังอ่านมีความหมายสำหรับการสร้างแบบจำลองวงจรที่อ่อนโยนมากขึ้นไม่ใช่แบบที่ละลาย