나는 실제로 힘이 무엇인지 이해하지 못한다

나는 이것이 아마도 가장 일반적인 질문이라는 것을 알고 있지만, 나는 그것을 내 자신의 말로 넣어야합니다.

나는 물의 비유로 옴의 법칙을 이해하려고 노력합니다. 물이있는 두 개의 탱크, 하나는 다른 것보다 높은 레벨, 그리고 두 개를 연결하는 파이프. 물이 흐르고 싶다. 저항을 나타내는 밸브가 있습니다.

혼란을 시작하는 것은 전기 회로에서 열 분산에 대해 생각하기 시작할 때입니다. 이 열은 실제로 어디에서 오는가?

압력, 전압에서 나올 수는 없습니다. 두 탱크보다 높은 물에 단순히 물이 충분하면 밸브가 극도로 뜨겁기 때문에 밸브에 많은 압력이 가해지기 때문입니다.

열은 실제 전기 흐름, 전류에서 비롯된다는 것을 읽었습니다. 처음에는 직관적 인 것 같습니다. 그러나 나는 힘이 무엇인지에 대해 계속 생각합니다. 이것은 혼란이 시작되는 곳입니다. 압력을 두 배로 늘리고 저항을 두 배로 늘리면 전류는 그대로 유지됩니다. 나는 이것이 열 분산이 동일하게 유지된다는 것을 의미한다고 생각할 것입니다.

그러나 힘은 두 배가됩니다. 그렇다면 그것은 실제로 무엇을 의미합니까?

실제 전류 흐름이 일정하게 유지되었지만 더 높은 전력으로 인해 내 탱크가 다른 탱크로 다른 속도로 배출 되었습니까?

힘이란 무엇입니까?

와이어의 전자 흐름에 어떤 일이 생길지 생각할 수 있습니다. 사실이 아니지만 전자를 기계적 입자로 생각하십시오. 와이어를 움직일 때마다 무언가에 부딪 히고 충돌로 인해 열이 발생합니다. 그래서 당신은 에너지가 전자의 운동 에너지에서 열로 전달되는 것을 생각할 수 있습니다 (그래서 전자 속도는 그 순간 떨어집니다). 따라서 전자는 평균 속도를 가지고 있다고 말할지라도 항상 일정한 속도를 갖지 않습니다.이 평균 속도는 전자의 타격에 대한 장애물이되는 와이어의 저항에 달려 있습니다.

저항이 없으면 와이어가 뜨거워지지 않습니다. 따라서 전선에서 전력을 소비하지 않습니다.

전압을 두 배로 늘리고 저항을 두 배로 늘리면 와이어 내의 전기장이 더 높아 전자가 낮은 전압보다 더 빠르게 고속에 도달 할 수 있다고 생각할 수 있습니다. 그러나 저항도 높아져 장애물에 더 강하게 부딪 칠 수 있습니다. 따라서 충돌이 더 강 해져서 평균 속도가 동일해질 수 있습니다 (전류는 동일 함). 이제 더 많은 열을 방출하고 있습니다.

이것은 생각하기에 매우 심한 방법이지만 어떤 비유가 왜 그런지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

또한 전력을 초당 줄 (Watt)로 생각할 수 있습니다. 따라서 시간당 에너지 단위와 관련이 있습니다. 옴 법칙 예제에서는 열 분산에 적용됩니다. 다시 말해, 전선 전체에서 열에 낭비되는 에너지의 양입니다. 기계 시스템을 생각하면, 힘은 무언가를 이동시키는 데 필요한 에너지의 양을 나타낼 수 있습니다 (원하는 속도를 달성하기 위해 최소 운동 에너지를 계산하고 그 속도에 도달하기 위해이 물체로 얼마나 많은 에너지를 전달해야하는지 계산할 수 있습니다). 따라서 전력은 에너지와 관련하여 문제가 있으므로 에너지가 항상 한 방식에서 다른 방식으로 전달되고 있다고 생각할 수 있습니다. 힘은이 일이 얼마나 빨리 일어날지를 나타낼 수 있습니다.

기계적 비유의 경우 전기 저항을 기계적 마찰로 , 전압을 힘으로 , 전류를 속도로 생각하십시오 .

일정한 속도로 움직이는 마찰이있는 물체가 있다고 가정하십시오 (이것은 일정한 전류의 저항 회로와 유사합니다).

가해진 힘 (전압원과 유사)과 반대 마찰력 (저항을 통한 전압과 유사)이 있어야합니다.

이제, 확실히 관찰 한 바와 같이, 마찰은 운동 에너지 를 열 에너지 로 변환 합니다 (자동차를 고속에서 빠르게 정지시킬 때 브레이크가 뜨거워지는 방식을 생각하십시오).

관련 전력 은이 에너지 변환 속도입니다. 운동 에너지가 초당 열 에너지로 변환되는 정도 입니다.

$F_f$

이것은 직관적입니다. 손을 천천히 함께 움직이면 열이 많이 나지 않습니다. 손을 함께 빠르게 움직이면 손을 빨리 데울 수 있습니다.

마찰력은 다음과 같습니다.

$\mu$

마지막으로, 귀하의 질문에 답하십시오

압력을 두 배로 늘리고 저항을 두 배로 늘리면 전류는 그대로 유지됩니다. 나는 이것이 열 분산이 동일하게 유지된다는 것을 의미한다고 생각할 것입니다.

그러나 힘은 두 배가됩니다. 그렇다면 실제로 무엇을 의미 합니까?

우리가 경우에 우리의 기계 비유에서, 무슨 일이 두 번 (저항을 두 배로 유사) 마찰과 물체의 속도가합니다 (같은 남아 현재와 유사 함) 동일하게 유지 같은데요?

마찰력은 두 배가되고, 따라서 마찰력으로 인한 힘은 두 배가된다 .

기계적으로 이것은 직관적입니다. 일정한 속도로 자동차를 타고 회전 마찰이 갑자기 두 배가되면 속도를 유지하기 위해 엔진 출력을 두 배로 늘려야 합니다 (가스 페달을 세게 누르십시오) .

전력은 무엇보다도 에너지 변화율입니다. 에너지가 돈이라면 전력 손실은 월간 지출이되고, 얻는 전력은 월 수입이됩니다. 둘 다 같으면 매월 순 에너지 변화가 없습니다.

그러나 에너지 란 무엇입니까? 에너지는 무거운 물체 (중력장)를 들어 올리거나 두 개의 자석 (자기장)을 잡아 당기거나 하전 된 입자를 옮기는 것 (전기장)과 같은 일을하는 데 필요한 것입니다. 기본 전기에 적용되는 것은이 마지막 예입니다.

일반적으로 필드 내에 있으면 민감하고 밀려날 수있는 어떤 종류의 입자를 정의 할 수 있으며, 필드는이 입자의 자유도 (공간 좌표와 같은) 내에서 얼마나 강력하고 어떤 방향으로 눌려 지는지

따라서이 입자를 필드를 가로 질러 물리적으로 움직이려면 에너지가 필요합니다. 필드 내에서 임의의 점 A를 정의하고 입자를 다른 점 B로 가져 오기 위해 에너지를 계산하면 점 B가이 에너지와 동일한 전위를 가질 수 있습니다. A는 임의적이므로 잠재적 차이에 대해서만 이야기하는 것이 좋습니다.

전계와 관련하여이 전계에 대한 입자 (전자와 같은)의 감도를 전하라고하며 단위를 쿨롱이라고합니다. 따라서 전위에는 에너지 / 충전 단위 또는 전압 과 동일한 [줄] / [쿨롱] 단위가 있습니다.

따라서 회로의 A 지점과 B 지점 사이의 전위차 (전압)가 있고 특정 속도 (전류)에서 A에서 B로 일정량의 전하가있는 경우 에너지 속도가 있습니다. 소모되고 있습니다 (전원). 그들이 A 지점에서 B 지점으로 어떻게 이동했는지는 중요하지 않습니다 (와이어, 저항, 다이오드, 트랜지스터, 공기, 연필 등을 통해) 전압과 전류가 중요하며 전원은 제품입니다.

단위를 확인할 수 있습니다 :

$P=V^2/R$$P=V\cdot I$$P=V^2/R$

전류가 없으면 왜 전력이 없는지 (충전 된 입자를 대체하지 않아서 아무런 작업도 수행되지 않는) 이유와 전력이 전류에 의존하지 않는 이유 (전하를 가로 지르는)가 더 분명해지기를 바랍니다. 제로 잠재력은 '노력'을 요구하지 않습니다). 실제로 단위 시간당 얼마나 많은 요금이 부과되고 얼마나 큰 차이가 있는지에 관한 것입니다.

정의에 의하면, 전원 인가 에너지가 전달되거나 변화되는 속도.
이것을 근본적인 필수 요소로 생각하면 다른 모든 질문은 이것과 관련하여 의미가 있어야합니다.
질문이 그 정의를 "존중"하지 않으면 질문은 의미가 없습니다.
무의미한 질문에 대한 답을 이해하려고하면 위험에 처하게됩니다.

압력, 전압에서 나올 수는 없습니다. 두 탱크보다 높은 물에 단순히 물이 충분하면 밸브가 극도로 뜨겁기 때문에 밸브에 많은 압력이 가해지기 때문입니다.

압력이 있지만 흐름이 없습니다. 에너지가 전달되지 않고 전력이 필요하지 않습니다.

열은 실제 전기 흐름, 전류에서 비롯된다는 것을 읽었습니다. 처음에는 직관적 인 것 같습니다. 그러나 나는 힘이 무엇인지에 대해 계속 생각합니다. 이것은 혼란이 시작되는 곳입니다. 압력을 두 배로 늘리고 저항을 두 배로 늘리면 전류는 그대로 유지됩니다. 나는 이것이 열 분산이 동일하게 유지된다는 것을 의미한다고 생각할 것입니다. 그러나 힘은 두 배가됩니다. 그렇다면 그것은 실제로 무엇을 의미합니까?

에너지를 따르십시오.
I = V / R = 2V / 2R이므로 V와 R이 두 배가되면 전류는 변하지 않습니다.
그러나 동일한 전류를 두 배의 파이프를 통해 통과시키는 데 필요한 에너지는 두 배입니다. 예?
즉, 압력과 저항의 두 배-> 전류는 동일하지만 에너지 유량이 두 배가되어 전력이 두 배가됩니다.

전원

= VI = V ^ 2 / R = I ^ 2R.

이 공식은 기능적으로 동일하며 상호 교환 가능합니다.
변수를 대체하여 하나에서 다른 것으로 갈 수 있습니다.
그들 중 하나가 당신에게 의미가 있다면, 나머지는 옴의 법칙에 따라 변수에 대한 변형을 꽂아서 그것에서 파생 될 수 있습니다.

예 :
P = V x I 그러나 V = IR
그래서 P = IR x I = I ^ 2R

P = I ^ 2R 그러나 I = V / R 따라서 P = (V / R) ^ 2 = V ^ 2 / R

VI 또는 V ^ 2 / R 또는 I ^ R 중 하나에 의해 전원이 '설명'되는 것에 만족한다면, 위의 내용을 통해 다른 것들은 동일하다는 것을 알 수 있습니다.

P = V x I
에너지 비율은 밀어 넣는 물건의 양과 밀어 넣는 정도에 비례합니다.

P는 = 나는 ^ 2R
에너지 속도에 비례 얼마나 열심히 물건 밀려 얼마나 많은 물건의 제곱에 밀어하지만 비례되고 있기 때문에 당신은 단지 당신이 많은 재료로 twie을 얻을하지 주어진 파이프를 통해 밀어 물건의 양을 두 배로 할 때 그러나 시간마다 그것을 두 배는 어렵습니다.

P = V ^ 2 / R
에너지 속도는 추진력의 제곱에 비례하지만 BUT는 힘을 얼마나 강하게 누르 느냐에 반비례합니다.
적은 노력 = 적은 에너지로 1 / R이 용이합니다.
사용 된 힘을 두 배로 늘리면 사용 된 힘의 양을 두 배로 늘려서 에너지 속도가 상승합니다. 그러나 유속도 두 배가되므로 (I = V / R) 두 배나 세게 밀어야합니다. 따라서 V ^ 2 항입니다.

모든 것이 합리적입니다.
모두 일관성이 있습니다.
그것은 여러 가지 말하기 방법으로 전환 될 수 있습니다.
이 3 가지 중 하나라도 사실이 아닌 것처럼 보일 때, "이유"가 아닌 것처럼 보이는 이유를 공격하면 추론에 결함이있는 것을 알 수 있습니다.
예를 들어 주어진 첫 번째 예에서는 전류 흐름이 없었으므로 에너지 전달도 없으므로 전력도 없습니다.