Mengapa sirkuit dianggap sebagai loop?

Jadi, saya tahu bahwa ketika Anda berbicara tentang sesuatu seperti sirkuit yang mencakup baterai, sirkuit TERLIHAT seperti lingkaran, tetapi itu hanya karena fakta bahwa catu daya secara fisik dekat dengan output.

Namun, ini tidak harus menjadi masalah, bukan? Baterai hanya mandiri karena nyaman, tetapi Anda dapat mengalirkan sumber daya dengan menghubungkannya ke titik akhir APAPUN yang bermuatan positif, jika saya memahami hak ini.

Apakah sirkuit dianggap loop hanya karena itu nyaman untuk berpikir seperti itu? Karena sungai tidak dapat mengalir dalam lingkaran, maka listrik juga tidak dapat mengalir karena ia akan menghasilkan net zero potensial sehingga berarti tidak ada gerakan!

Sebagian besar sirkuit dianggap loop karena muatan dalam bahan konduktif cenderung menyamakan perbedaan potensial elektrostatik secara relatif cepat. Ambil kawat / batang panjang misalnya. Katakanlah Anda dapat menambahkan elektron ke satu sisi. Pada awalnya Anda mulai dengan 0 elektron. Ketika Anda menambahkan elektron pertama, tidak ada yang lain di sekitar sehingga pada dasarnya dapat pergi ke mana pun. Ketika Anda menambahkan elektron kedua, itu akan mendorong elektron pertama sejauh mungkin untuk mencoba dan membuat keseimbangan muatan pada batang. Pergerakan elektron pertama ini sebenarnya adalah arus kecil dan gerakannya dapat digunakan untuk mengekstraksi kerja darinya (karena butuh kerja untuk menambahkan elektron kedua ke sistem). Menambahkan elektron ketiga akan mendorong elektron kedua ke tengah. Elektron kedua Gerakannya adalah setengah dari yang pertama sehingga Anda hanya bisa mengekstraksi setengah dari jumlah itu. Elektron pertama berada di ujung yang lain dan belum bergerak pada saat ini. Jika Anda terus menambahkan elektron ke batang di satu ujung, pergerakan elektron lainnya akan semakin berkurang. Segera, Anda akan berada di ribuan volt dan tidak mampu mengekstraksi pekerjaan apa pun darinya karena tidak ada tempat bagi elektron untuk pergi.

Sebaliknya, bagaimana jika kita mengambil elektron dari satu sisi dan menambahkannya ke sisi lain? Sekarang setiap elektron yang Anda lakukan ini akan menyebabkan semua elektron lain bergerak dalam satu arah dengan jumlah yang sama. Sekarang Anda dapat mengekstraksi jumlah yang sama dari sistem untuk setiap elektron yang Anda pindahkan. Tapi apa yang sudah kamu lakukan? Anda telah membuat satu lingkaran dengan tangan Anda memindahkan satu elektron pada suatu waktu. Inilah sebabnya mengapa sebagian besar rangkaian menggunakan loop. Ada sesuatu yang mendorong elektron dalam satu arah (atau mungkin keduanya). Dalam kasus Anda, ini adalah baterai, tetapi generator dan berbagai metode lain dapat digunakan untuk "memompa" elektron untuk mengekstraksi kerja dari mereka di lokasi yang berbeda.

Anda dapat menganggap baterai sebagai pompa elektron, yang secara kimiawi memindahkan elektron dari terminal positif ke negatif sehingga dapat mempertahankan 'tekanan listrik' tertentu (Itulah yang oleh orang-orang awal disebut perbedaan potensial dalam beberapa buku lama, dan itu adalah bukan model yang buruk).

Untuk benar-benar membuat benda ini melakukan apa pun yang berguna, Anda perlu menyediakan jalur bagi elektron untuk mengalir yang kebetulan menggunakan elektron yang bergerak untuk melakukan beberapa jenis tugas menarik [1]. Ini mungkin memanaskan kawat tipis untuk membuat cahaya, atau menyalakan beberapa reaksi elektrokimia lainnya untuk mengisi ulang baterai lain, atau membuat medan magnet di motor atau apa pun. Jalur ini harus jelas merupakan loop jika Anda ingin sistem berjalan lebih dari sangat singkat (pikirkan nano detik).

Perhatikan bahwa pada titik mana pun tidak ada yang menyebutkan ground atau semacamnya, semua voltase diukur relatif terhadap beberapa titik arbitrer dalam pekerjaan Anda, dan agar voltase itu melakukan sesuatu yang berguna, harus ada lingkaran agar arus mengalir [2].

Ground adalah salah satu dari kata-kata yang benar-benar omong kosong yang berarti setidaknya 3 hal berbeda dalam cara yang sangat tergantung konteks, abaikan untuk saat ini.

[1] Elektron dalam konduktor tembaga pada jenis arus apa pun yang ingin Anda mainkan dengan rata-rata bergerak sangat lambat, pikirkan kurang dari satu mm per detik, tetapi kawat seperti tabung yang penuh dengan bantalan bola, Anda mendorongnya satu per satu akhirnya, satu muncul yang lain jauh lebih cepat maka bola apa pun benar-benar bergerak ke bawah tabung.

[2] Ya, saya tahu, gerbang memori flash, lensa elektrostatik, printer laser, segala macam pengecualian ringan, tetapi gulung dengannya untuk saat ini.

Maaf tidak. Baterai atau catu daya apa pun, dalam jangka panjang, harus tetap netral secara listrik. Gaya pemulih pada muatan terpisah sangat besar, dan pemisahan muatan permanen pada skala rangkaian tidak akan terjadi. Ini berarti bahwa jika arus mengalir keluar dari satu terminal maka harus mengalir melalui yang lain. Tentang yang terdekat dengan pengecualian Anda adalah mikrofon electret, yang berisi muatan yang dipisahkan secara permanen - tidak banyak.

Sebuah sirkuit HARUS menjadi loop. Ketika loop ditutup, arus mengalir melalui beban. Ketika loop terbuka, sirkuit dimatikan.

Mungkin Anda dapat mengasumsikan bahwa tegangan adalah "kekuatan" yang mendorong muatan mengalir dalam loop. Arus adalah yang mengalir dengan satuan waktu.

Tanpa loop, tidak ada arus.

... tetapi Anda dapat mengalirkan sumber daya dengan menghubungkannya ke titik akhir APAPUN yang bermuatan positif, jika saya memahami hak ini.

Lihat Konservasi Energi dan Konservasi Biaya . Jika kita mengalirkan muatan dari titik potensial positif, muatan tersebut HARUS kembali melalui titik referensi (terminal negatif baterry, GND, dll.), Yaitu aliran dalam loop tertutup.

Saya percaya ada jawaban yang lebih umum dan kita harus memikirkan arus bukan tegangan.

Semua sirkuit harus mengikuti Hukum Kirchoff - didirikan pada persamaan fundamental Maxwell yang menggambarkan bagaimana arus mengalir di media apa pun.

Jika sebuah node tidak terhubung (melalui media apa pun pada frekuensi apa pun) maka ia tidak dapat membentuk bagian dari sirkuit. Sebaliknya setiap simpul yang terhubung dengan cara apa pun membentuk bagian dari rangkaian.

Hukum Kirchoff dapat secara sederhana disebut sebagai "Jumlah arus dalam rangkaian apa pun adalah nol" yaitu untuk setiap arus yang keluar (dalam hal ini kita akan menyebutnya arus positif) dari suatu simpul, jumlah arus kombinatorial yang identik dan berlawanan (negatif) dari arus harus memasukkan simpul yang sama.

Jika Anda mengambil kesimpulan logis semua node harus terhubung dalam satu atau lebih loop untuk jumlah dalam rangkaian menjadi nol. Semua yang negatif dan positif harus dibatalkan dengan tepat.

Anda sebagian benar, bahwa elektron akan bergerak dari potensial ke potensial yang lebih tinggi. Jadi, Anda mungkin berpikir bahwa jika saya memiliki tegangan pada titik di ruang A dengan kawat berjalan ke titik yang berbeda di ruang B maka elektron akan mengalir melalui kawat.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Namun, tegangannya sendiri tidak berarti apa-apa. Tegangan adalah perbedaan potensial antara dua titik.

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Artinya, Anda memerlukan titik referensi umum untuk benar-benar menegaskan tegangan di tempat pertama. Karena itu, Anda berakhir dengan lingkaran, dengan beberapa perlawanan, apakah Anda suka atau tidak.

Namun, itu juga memunculkan poin lain. Dalam rangkaian di atas, bahkan tanpa kabel referensi, masih ada beberapa hambatan antara sisi negatif dari sumber tegangan, meskipun sangat besar. Dengan demikian, Anda memiliki lingkaran dan arus kecil akan mengalir di kawat, meskipun mungkin terlalu kecil bagi Anda untuk mengukurnya.

Penting juga untuk memisahkan gagasan arus dari gagasan pergerakan elektron. Arus adalah representasi abstrak sedangkan gerakan elektron adalah fenomena fisik. Kita katakan loop saat ini melalui baterai atau kapasitor, tetapi dalam kenyataannya, elektron tidak. Sebaliknya, jumlah elektron yang sama keluar dari mereka seperti halnya memasuki sisi lain. Perbedaan itu halus, tetapi penting.

Arus adalah aliran pembawa muatan listrik, biasanya elektron atau atom yang kekurangan elektron.

jika kita mengambil baterai: arus mengalir dalam loop tertutup yang merupakan arus listrik

tetapi seseorang mengatakan kepada saya OK, tetapi apa yang terjadi ketika Anda menyentuh positif dari sumber mengapa kita dicekik,

Yah jawabannya sangat sederhana: orang itu membuat lingkaran tertutup dengan bumi untuk membuat elektron mengalir dalam tubuhnya, tetapi burung itu tidak kaget karena tidak membuat lingkaran dekat.

sebuah sirkuit yang mencakup baterai, ... TERLIHAT seperti lingkaran

Ini adalah loop. Elektrolit baterai adalah konduktor yang baik , cicuit pendek.

Mungkin Anda memiliki kesalahpahaman bahwa baterai "memasok daya", atau arus melalui elektrolit adalah nol ampere? Tidak, tidak berfungsi seperti itu. Baterai berperilaku seperti sirkuit pendek, resistansi internal sangat rendah, dan sirkuit sederhana dengan baterai adalah loop tertutup.

Baterai tidak memasok daya ke sirkuit apa pun. Muatan yang mengalir berasal dari tembaga itu sendiri, dari lautan elektron logam.