Закон Ома. Что всё таки первично - напряжение, или сила тока

[WillyWalles]

Я физфак давно закончил, и после непродолжительной, и не особо успешной, карьеры в ядерном НИИ, я уже больше 20-ти лет программированием занимаюсь, а тут вот сыну помогаю подтянуть знания, растерянные за каникулы (просто повторяем программу прошлого года быстренько), и сам немного запутался:

Итак, мы имеем закон Ома для постоянного тока, который в школьном учебнике записан так: I = U / R.

Ничего тут непонятного нет. Но вот у меня вопрос — напряжение это суть — разность потенциалов между (для упрощения) полюсами батарейки. крепим к этим полюсам провод с резистором, и измеряем напряжение между «ножками» резистора. Напряжение станет больше? Ведь у нас изменилось сопротивление. Изменится. То есть сила тока у нас первична? Но тогда закон ома должен выглядеть в учебнике как U - I*R.

Блин, объясните мне пожалуйста — что тут «главнее» — мне сыну надо это объяснить. 9-й класс. 

Вопрос, конечно, на уровне «что было первым — курица или яйцо», но я что-то запутал уже сам себя.

Просто если вот взять второй закон Ньютона, который в шольных учебниках до сих пор пишут как F = ma — там на самом деле a = F/m, то есть не ускорение обеспечивает возникновение силы, а приложенная сила обеспечивает возникновение ускорения. А закон Ома можно как-то так-же расписать?

[Ende]

WillyWalles
Пожалуйста, правильно набирайте формулы, даже такие простые. Краткие инструкции: «Краткий FAQ по тегу [math]» и видеоролик Как записывать формулы.

[Dedekind]

WillyWalles
Почитайте вот эту тему, там по поводу этого вопроса уже дискутировали topic163132.html

[Mikhail_K]

WillyWalles в сообщении #1732290 писал(а):

который в шольных учебниках до сих пор пишут как F = ma — там на самом деле a = F/m, то есть не ускорение обеспечивает возникновение силы, а приложенная сила обеспечивает возникновение ускорения.

Правильно пишут. То, что формула $a=F/m$ правильнее формулы $F=ma$ - распространённое заблуждение. В физике, как правило, нет "первичных" и "вторичных" величин, а есть взаимосвязи между ними. Так же и с законом Ома. Записи $I=U/R$ и $U=IR$ математически равносильны, поэтому они обе верны и означают одно и то же.

Многим кажется, что в рассуждениях о первичных и вторичных величинах есть какой-то глубокий смысл. Но его там нет, эти рассуждения только запутывают и вредят пониманию.

Вот есть закон Менделеева-Клапейрона, который связывает давление, объём и температуру идеального газа. Нельзя сказать, какие там величины первичные, а какие вторичные. Закон просто налагает ограничение: что бы мы ни делали с газом (а влиять на него можно по-разному), соотношение между величинами будет оставаться прежним.

Физика сложнее, чем просто назначение каких-то величин первичными и расчёт всех остальных через эти величины. В каждом случае надо отдельно смотреть, какой происходит процесс и какие величины он может менять, а какие не может.

WillyWalles в сообщении #1732290 писал(а):

Но вот у меня вопрос — напряжение это суть — разность потенциалов между (для упрощения) полюсами батарейки. крепим к этим полюсам провод с резистором, и измеряем напряжение между «ножками» резистора. Напряжение станет больше? Ведь у нас изменилось сопротивление. Изменится.

Конкретно по этому вопросу - нет, не изменится в случае идеальной батарейки (у неё фиксированное напряжение). При увеличении сопротивления будет уменьшаться сила тока.

В рамках более сложной теории с электродвижущей силой, напряжение всё-таки будет меняться, но не так, как Вы написали. Но там и закон Ома более сложный. Если это 8-9 класс, то просто считайте напряжение постоянным, как внутреннее свойство батарейки.

[sergey zhukov]

WillyWalles
Иногда полезно представлять, что одно - это "причина", а другое - это "следствие". Например, если мы включаем в цепь измерения тока амперметр, то считаем, что ток в цепи - это причина, а напряжение на шунте амперметра - следствие. А если мы подключаем батарейку к лампочке, то считаем, что напряжение на батарейке, это причина, а ток через лампочку - следствие.

Иногда это разделение основано на том, что влиянием "следствия" на "причину" можно пренебречь. Иногда - на том, что мы контролируем (причина), а что - нет (следствие). Но это только психологическое разделение. На самом деле есть просто система уравнений, в которую все переменные входят на равных правах. Даже ускорение мы считаем причной силы, когда рассматриваем акселерометр или говорим о "центробежной силе".

Когда рассматривается динамическое решение, т.е.зависимость всех переменных от времени, то множество значений всех переменных в момент времени $t$ будет причиной множества значений этих же переменных в момент $t+\Delta t$. Внутри же каждого "временного среза" нет причин и следствий.

[epros]

WillyWalles в сообщении #1732290 писал(а):

Напряжение станет больше?

Больше чего? Напряжения между клеммами не подключенной батареи? Между клеммами не подключенного резистора (которое было нулевым)?

WillyWalles в сообщении #1732290 писал(а):

Ведь у нас изменилось сопротивление.

Сопротивление чего изменилось? У резистора вроде бы сопротивление не менялось.

WillyWalles в сообщении #1732290 писал(а):

То есть сила тока у нас первична?

А причём тут "первичность"? Реальный источник характеризуется ЭДС (обозначим её $E$) и внутренним сопротивлением (обозначим его $r$). Если подключить к нему резистор сопротивлением $R$, то образуется замкнутая цепь (контур), суммарное сопротивление которой равно $r+R$. Поэтому в этой цепи будет протекать ток $I=\frac{E}{r+R}$. Напряжение на резисторе будет равно $U=I \cdot R=\frac{E \cdot R}{r+R}$. Как видите, это меньше ЭДС, так что сравнительно с напряжением на клеммах не подключенной батареи оно скорее уменьшилось. Как видите, закон Ома прекрасно работает в обе стороны.

[pppppppo_98]

Mikhail_K в сообщении #1732312 писал(а):

Правильно пишут. То, что формула $a=F/m$ правильнее формулы $F=ma$ - распространённое заблуждение. В физике, как правило, нет "первичных" и "вторичных" величин, а есть взаимосвязи между ними. Так же и с законом Ома. Записи $I=U/R$ и $U=IR$ математически равносильны, поэтому они обе верны и означают одно и то же.

не согласен.. в данном случае есть некоторая среда .В двух точках приложили разность потенциалов, и задача состоит в том что бы определить ток, исходя из статистических характеристик среды...Источники тока - существуют только в учебниках по электротехнике. На практике всегда есть разность потенциалов ака разная концентрация электронов между двумя электродами (следствие ли внешней работы или неравновесного состава ) как движущая сила через какую-то среду или поверхность ... Оставим за скобками движение "свободных" электронов в полях (ака электронная пушка или ускоритель).

-- добавлено через 18 секунд --

Mikhail_K в сообщении #1732312 писал(а):

Правильно пишут. То, что формула $a=F/m$ правильнее формулы $F=ma$ - распространённое заблуждение. В физике, как правило, нет "первичных" и "вторичных" величин, а есть взаимосвязи между ними. Так же и с законом Ома. Записи $I=U/R$ и $U=IR$ математически равносильны, поэтому они обе верны и означают одно и то же.

не согласен.. в данном случае есть некоторая среда .В двух точках приложили разность потенциалов, и задача состоит в том что бы определить ток, исходя из статистических характеристик среды...Источники тока - существуют только в учебниках по электротехнике. На практике всегда есть разность потенциалов ака разная концентрация электронов между двумя электродами (следствие ли внешней работы или неравновесного состава ) как движущая сила через какую-то среду или поверхность ... Оставим за скобками движение "свободных" электронов в полях (ака электронная пушка или ускоритель).

[realeugene]

pppppppo_98 в сообщении #1732321 писал(а):

Источники тока - существуют только в учебниках по электротехнике.

Вы солнечные электростанции видели?

[pppppppo_98]

WillyWalles в сообщении #1732290 писал(а):

То есть сила тока у нас первична?

сила тока первична - при проектировании преобразователя энергии. то есть обычно инженерная задача стоит та имеется источник напряжения (сеть общего ли пользования, или обыкновенная пальчиковая батарея), и нужно соорудить какое-то полезное устройство. Дык вот сила тока - это сколько полезной работы может совершить такое устройство, которая затем определяет и массогабаритные характеристики, и механические, и тепловые...Сразу попрошу оппонентов не кидать в меня зарядными станциями и прочим и источниками тока... там все тоже самое источник напряжения (сеть или химическая батарея) с ключевыми элементами , которые по обратной связи получают управляющий сигнал на управление длительностью цикла шим-преобразования.

-- добавлено через 3 минуты --

realeugene в сообщении #1732324 писал(а):

Вы солнечные электростанции видели?

н рассекажи же мне что это такое - а то мы тут лапотные ...и особенно областях пространственных зарядов на pn-переходе..Или лекцию прочти по контактные являениях на границах разных химических сред

[EUgeneUS]

pppppppo_98 в сообщении #1732325 писал(а):

и особенно областях пространственных зарядов на pn-переходе..Или лекцию прочти по контактные являениях на границах разных химических сред

А причем тут это, если речь про резистор?

[realeugene]

pppppppo_98 в сообщении #1732325 писал(а):

н рассекажи же мне что это такое - а то мы тут лапотные

Ну раз просите... Поток фотонов генерирует пропорциональный поток электронов через переход, перебрасывая электроны через запрещённую зону. Этот фототок не зависит от напряжения на переходе. Чистый источник тока. К которому параллельно подключён диод, при прямом смещении которого возникает обратный ток, компенсирующий фототок и ограничивающий вызванное фототоком напряжение на переходе.

-- добавлено через 45 секунд --

pppppppo_98 в сообщении #1732325 писал(а):

Или лекцию прочти по контактные являениях на границах разных химических сред

А вот это ЭДС. Вы же просили источник тока.

[EUgeneUS]

pppppppo_98 в сообщении #1732321 писал(а):

Источники тока - существуют только в учебниках по электротехнике.

А закон Ома, он в каком учебнике существует?

[leppard]

realeugene в сообщении #1732327 писал(а):

вот это ЭДС. Вы же просили источник тока.

Не понял!? У источника тока ЭДС не чтоли???

[realeugene]

leppard в сообщении #1732329 писал(а):

Не понял!? У источника тока ЭДС не чтоли???

Нет. Это разные идеализации.

[pppppppo_98]

EUgeneUS в сообщении #1732328 писал(а):

А закон Ома, он в каком учебнике существует?

Закон ома существвуюбт в проектной документации на изделия - прямо или косвенно

-- добавлено через 11 минут --

realeugene в сообщении #1732327 писал(а):

Поток фотонов генерирует пропорциональный поток электронов через переход, перебрасывая электроны через запрещённую зону.

поток фотонов вызывает ионизацию атомов в области пространственных зарядов в премыкающей к pn переходу. Область пространственных зарядов возникает из разного химического состава p и n полупроводников (рамой аналог классического медно-цинкового контакта в гальванике, только область в полупроводнике микроны, а не ангстремы по толщине ) в этой области действительно происходит пространственное разделение зарядов, и ввиду этого электрическое поле,и стало быть разность потенциалов - вот она разность потенциалов твоей солнечной батарей, которая существует вне зависимости от того светит на нее свет или нет. Электрон в этом поле ускоряется и быстро (без рекомьинации) покидает эту область в bulk n полупровоодника, а ионизированный атом в области получает свой эдектро из балка p-области.

-- добавлено через 4 минуты --

EUgeneUS в сообщении #1732326 писал(а):

А причем тут это, если речь про резистор?

человек то мен япешил удивить молнечными панелями как источниками тока