Bir direnç , içinden geçen şarj taşıyıcılarından enerjiyi alır. Dirençten geçen her bir yük birimi için - diğer bir deyişle, belirli sayıda elektron * - için, elektrik enerjisinden belirli bir miktar enerji ısıya dönüştürülür. Enerji miktarı, yükün ne kadar hızlı aktığı (akım) ve direncin direnciyle orantılıdır, dolayısıyla \ $ Q \ $ yük miktarı ise:

\ $ \ Delta E = QIR \ $

Birim zamanda (yani güç) ne kadar enerji uzaklaştırıldığını düşünürseniz, bu şu olur

\ $ \ Delta E / t = (Q / t) IR \ $

veya başka bir deyişle

\ $ P = I ^ 2R \ $

Birim yük başına enerjiye "voltaj" diyoruz, bu nedenle ilk formüle geri dönüp yük miktarına bölmek bize

\ $ \ Delta E / Q = QIR / Q \ $

yani Ohm yasasının tanıdık ifadesi,

\ $ V = IR \ $

Bu size gösterir ki, eğer akım bir iletken boyunca akıyorsa ve iletkenin \ $ R \ $ değerini arttırırsak - örneğin devreye bir direnç ekleyerek - ya \ $ V \ $ artmalıdır (vermeliyiz Dirençte kaybedileni telafi etmek için elektronların her biri daha fazla enerji) veya \ $ I \ $ azalacaktır (elektron başına aynı miktarda enerji, onları devrenin direnci boyunca bu kadar hızlı 'itemez').

(* Yük taşıyıcıları elbette elektronlarla tam olarak aynı şey değildir, ancak bu açıklamanın amaçları doğrultusunda basitleştirmeye izin verildiğini düşünüyorum.)

Bir direnç doğrudan "akımı azaltmaz".Bu iyi bir zihinsel model değil.

Bir direnç, içinden geçen akımla orantılı bir voltaj geliştirir.Orantılılık sabiti dirençtir.Ohm yasası bununla ilgilidir.Ortak birimlerde:

V = A Ω

Burada A, Amper üzerindeki dirençten geçen akımdır, Ω Ohm cinsinden direnç ve V, Volt cinsinden direnç boyunca EMF'dir.

Devreye bağlı olarak, direnç üzerindeki voltaj düşüşü, devrenin diğer bölümlerine giden voltajı düşürebilir ve bu da, genel devrenin çektiği akımı azaltabilir.Bu nedenle bazen bir direncin "akımı düşürdüğü" görünebilir.Yine de, bu sadece başınızı belaya sokacak kötü bir zihinsel modeldir ve gerçek fiziği gizler.

Bir benzetme yapmak için elektronlar bir borudaki suyun hareketine yeterince benzer.

Bir borunun uzunluğu boyunca bir noktada kısıtlaması varsa, bu kısıtlama su akışını belirleyecektir ve eğer su akış hızını saniyede bir mili litre ile sınırlandırıyorsa, borunun tüm bölümleri geçecektir.saniyede bir mili litre su.

Akım, tek tek elektronlar olarak değil, tek bir uzun zincir halinde akar.

Kasnakla tahrik edilen bir zinciriniz varsa ve zincirdeki bir noktaya sürtünme eklerseniz, tüm zincir sadece yakaladığınız noktada yavaşlamaz.

Uzun bir sıra halatla birbirine bağlanmış kovalardan geçen 10 kişi olarak da düşünebilirsiniz.İnsanlardan biri yaşlı ve yavaşsa, diğer dokuzunun sporcu olması önemli değil, kovalar ancak yaşlı adamın idare edebildiği kadar hızlı gidebilir.

İki bitlik temel elektrostatiği hatırlamanız gerekir:

• elektronlar birbirini iter
• elektronlar atom çekirdeklerine çekilir

Ve bu etkilerin ikisi de çok güçlü.Bu nedenle iletkenler, elektron ve proton sayılarını çok hızlı bir şekilde dengeleme ve bunları iletken boyunca mümkün olduğunca eşit bir şekilde dağıtma eğilimindedir.

Dolayısıyla elektronlar "hemen pile geçemez": bu, bir yük dengesizliği yaratır.Elektronlar bir devrede bisiklet zinciri gibi davranır.Tüm zincir aynı hızda hareket etmelidir, yığılamaz veya uzayamaz.Ancak zincirin bir parçasına bir kuvvet uyguladığınızda, tüm zincire iletilir.

Bunu şu şekilde düşünün. İki nokta arasında potansiyel farkın olması için aralarında bir miktar elektrik alanı olması gerekir. Öyleyse soruda gösterdiğiniz devreyi düşünün.
Pili t = 0'a bağladığınızı, tellerin ideal olarak sıfır dirence sahip olduğunu ve kablolarda potansiyel bir düşüş olmadığını varsayalım. Bu, çok gerektirdiklerini söylemenin başka bir yoludur. elektronları üzerlerinden geçirmek için küçük bir elektrik alanı. Bu nedenle, pili bağladığınız anda, elektronlar negatif terminalden uzaklaşmaya başlar ve telin diğer tarafındakiler pozitif terminale doğru hareket etmeye başlar.
Şimdiye kadar her şey yolunda ama direncin uçları arasında nasıl potansiyel bir fark var? Bu basitçe "güçlü" bir alana sahip olmamız gerektiği anlamına gelir, burada kuvvetin tellerin içindeki alana göreceli olduğu (açıklandığı gibi ideal olarak sıfırdır). Bu alan nereden geliyor? Cevap elektronların kendisinden.
Böylece elektronlar, pilin negatif terminalinden uzaklaşmaya başladıkça, telin ucuna bağlanan dirence ulaşacaklardı. Ancak direncin, gelen elektronlarla çarpışan ve kendi içinde hareket etmesini engelleyen titreşen (termal enerji) birçok atom vardır. Sonuç olarak, elektronlar, pilin negatif terminaline bağlı direnç ucunun yakınında birikmeye başlar. Aynı şey elektronların bataryaya hareket ettiği pozitif terminalde de olur ve direncin diğer ucunda pozitif yük bırakır.
Böylece direncin uçlarında biriken pozitif yük ve negatif yük elde ederiz, bu aradığımız "Elektrik Alanına" neden olur.Elektrik alanı, elektronları direncin bir ucundan diğer ucuna hareket ettirecek kadar güçlü olana kadar yükler birikir ve bu noktada birikme durur.
Elektrik alan miktarı, direncin malzemesinin türüne bağlıdır, aslında direncine bağlıdır ve bunun aşağıdaki gibi ilişkili olduğunu biliyor olabilirsiniz: $$ E = \ rho j $$

Fiziğin derinliklerine dalmamayı daha kolay buluyorum ....

Başka birinin söylediği gibi, bir devrenin etrafından akan elektronlar, bir borudan akan su moleküllerinden farklı değildir.

Gerilim, basınca çok benzer. İçinden 1 metre yüksekliğinde sarkan bir hortumun çıktığı bir kova su hayal edin. Sadece yükseklik tarafından belirlenen bir basınç var. Onu gerçekten yere yakın ölçersek - hortum kelepçelenmiş olsa bile - bu sadece bir sayıdır (bu sadece yoğunluk çarpı yüksekliğidir).

Şimdi, eğer hortum 1 inç çapında bir hortumsa ve kelepçeyi serbest bırakırsak, su bir oranda kovadan toprağa akacaktır. Hortumun bir miktar 'direnci' (sürtünme) vardır ve belirli bir basınç için sabit bir su oranı (saniyede molekül olarak ölçülen bir akım) saniyede boşalır.

Şimdi hortumu sıkıştırdığınızı hayal edin. Basınç aynıdır, ancak daha fazla direnç vardır: dolayısıyla saniyede daha az akış olur.

Elektrik oldukça benzer. Elektriksel olarak, basınç "voltaj" ve akış "akım" - tıpkı bir nehirdeki akım gibi (terimin geldiği yer). Akım, eğer isterseniz, hortumdan (veya 'devre') geçen saniyedeki elektron sayısıdır. Yani, belirli bir basınç için, daha az dirençle daha fazla akım vardır.

Akan tüm suyun hortumdan akması gerektiği gibi, akan tüm elektronlar da dirençten geçmelidir - ister tamamen açık ister sıkışmış olsun. Ancak akımdan bahsettiğimizde akış oranını önemsiyoruz. Bir tarafta bir dizi molekül (veya elektron) ve diğerinde bir dizi yoktur. Evet, herhangi bir anda, tıpkı herhangi bir anda olduğu gibi, su moleküllerinin bir kısmı kovanın içinde, bir kısmı hortumdaki kıskacın üzerinde ve bir kısmı da zaten akmış zeminde. Ancak anlık görüntü değil akış hızlarıyla (saniyedeki elektron sayısı) ilgileniyoruz.

Bunu devre tasarımcılarının yaptığı gibi düşünmenin aslında daha kolay olduğunu düşünüyorum: bir besleme voltajı ve tüm suyun yokuş aşağı akmak istediği gibi tüm elektriğin gitmek istediği bir zemin var arasında. (Uyarı: Genellikle, buna voltaja pozitif diyoruz, yani doğru olması için elektronlar geriye doğru akıyor - ama bu sadece bir kuraldır.)

Şimdi kendinize sorduğunuz soruların aynısını sorun. Voltaj (basınç) ne olduğu. Direniş neyse odur (buna R diyelim). Tanım olarak, sabit bir basınç (voltaj, E) için dirençten saniyede toprağa akabilen elektron miktarı (akım, I) çok basit bir formülle ilişkilidir:

  E = IR
 

Yani, E = 9V, R = 1 ohm ise, o zaman akım I = 9 amperdir. Ancak E = 9V ve R = 9 ohm ise, akım (I) 1 ampere düşürülür.

Kafanızın karıştığı yer, elektronların dirençte sıkıştığını veya direncin dışına sızdığını hayal etmektir. Ancak, bir hortumu sıkıştırırsak, sıkışma anında su sıkışmaz veya sızıntı olmaz: sonunda her molekül içinden geçer; bu hız, daha fazla dirençle yavaşlıyor.