Mengapa sirkuit dianggap sebagai loop?


17

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!


8
"tetapi Anda dapat mengalirkan sumber daya dengan menghubungkannya ke titik akhir APAPUN yang bermuatan positif" .... salah!
Trevor_G

49
Sungai mengalir dalam suatu siklus, hanya saja bagian dari lingkaran itu melibatkan lautan, awan, dan hujan.
Andrew Morton

4
Masalah Anda mencoba menyesuaikan energi dan elektron / arus ke dalam model yang sama. Arus adalah rantai, rantai yang mentransfer energi dari sumber daya ke beban. Seperti semua rantai, untuk terus bekerja .. mereka harus kembali ke sumber.
Trevor_G

4
Ohms Law dan semua yang ada di EE adalah abstraksi praktis dari kekacauan nyata yang terjadi di sana.
Eugene Sh.

7
Bukan jawaban teknis, tetapi dari sudut pandang etimologis, "sirkuit" berarti "loop": etymonline.com/word/circuit
DukeZhou

Jawaban:


25

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.


1
Ini penjelasan yang sangat bagus, terima kasih. Jadi pada dasarnya baterai adalah "pompa" dan juga "penangkap" untuk elektron PUSH ke dalam sistem dan kemudian menangkap mereka ketika mereka jatuh ujung lainnya?
dudewad

Saya ingin memperjelas titik pertanyaan saya, meskipun: sisi "pompa" baterai dan sisi "penangkap" baterai tidak terhubung, kecuali melalui sirkuit itu sendiri, yaitu ini bukan loop tertutup sepenuhnya dalam literal definisi Apakah saya benar mengatakan itu?
dudewad

8
@dewaskan mereka sebenarnya terhubung erat. Jika Anda melihat ke dalam baterai, Anda akan melihat bahwa satu-satunya alasan itu bekerja sama sekali adalah karena itu memungkinkan ion (atom yang diisi) untuk menyeimbangkan perbedaan muatan yang disebabkan oleh elektron yang bergerak. Untuk setiap elektron (-) yang bergerak, ion positif harus bergerak secara internal ke pelat baterai lainnya untuk menyeimbangkan ini.
horta

1
@dudewad Jika Anda membongkar baterai dan melepaskan koneksi elektrolit di antara keduanya (mencegah ion bergerak), maka baterai Anda akan segera berhenti bekerja.
horta

1
@dewaskan baterai memiliki "bahan kimia ajaib" di dalamnya yang memindahkan elektron dari sisi positif ke sisi negatif.
user253751

6

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.


Ini menghibur bahwa Anda mengatakan bahwa tentang tanah .... karena ya saya bingung karena sepertinya definisi yang bergerak. Sungguh menakjubkan bahwa rumah saya belum terbakar sekarang. Terima kasih!
dudewad

3

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.


Tetapi, bisakah partikel bermuatan negatif disimpan, katakanlah, di satu ujung lorong, dan media penerima ditempatkan di ujung lainnya? Ini bukan merupakan suatu loop melainkan hanya semacam "pemerataan". Apakah itu masuk akal? Saya kira saya sedang mencoba untuk menjelaskan apakah "loop" harus diambil secara harfiah atau tidak.
dudewad

@dewewad, loop diambil SANGAT harfiah. Semua analisis rangkaian didasarkan pada loop. Orang suka menunjukkan pengecualian yang terjadi dalam situasi yang sangat ekstrem. Tetapi Anda benar-benar akan menemukan analisis rangkaian tidak mungkin jika Anda meyakinkan diri sendiri bahwa muatan dapat mengalir ke elemen rangkaian dan tetap di sana. Dunia fisik makroskopis sangat cocok dengan perilaku ini sehingga Anda mungkin tidak perlu khawatir tentang pengecualian.
mkeith

Tidak hanya dalam jangka panjang, tetapi juga secara instan. Saya tidak akan berdebat tentang beberapa elektron tambahan yang ditembakkan dari senapan elektron atau sesuatu, tetapi dari perspektif analisis rangkaian, setiap elemen rangkaian harus tetap netral secara listrik secara instan maupun dalam jangka panjang.
mkeith

@keith - Saya menambahkan frasa khusus untuk menjelaskan senjata elektron dan sumber ion serupa. Dan karena senjata elektron digunakan untuk menjadi bagian dari sirkuit elektronik (walaupun tidak dikonfigurasi untuk menghasilkan komponen yang tidak netral) saya tidak melihat bagaimana Anda dapat mengabaikannya.
WhatRoughBeast

@dewewad Jika Anda baru mulai mempelajari sirkuit, ambillah gagasan "loop" secara harfiah. Tetapi ingatlah bahwa "loop" dan hanya menceritakan sebagian dari cerita. Jika Anda ingin menjelaskan apa yang terjadi pada tingkat atom ketika arus mengalir melalui kawat, atau apa yang terjadi pada frekuensi tinggi, atau ketika radiasi elektromagnetik (misalnya transmisi radio) terlibat, atau bagaimana semua jenis perangkat semikonduktor (bahkan yang paling dasar ) berfungsi, Anda membutuhkan lebih banyak teori daripada hanya "loop". Tetapi Anda harus mulai dengan ide-ide sederhana, dan membangun di atasnya ...
alephzero

3

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.


oke, itu membantu ... apakah itu berarti ada hubungan antara sumber dan beban yang ada hubungannya dengan kedekatan?
dudewad

1
... Saya katakan itu karena jika Anda dapat memiliki 'tanah', di mana secara harfiah listrik mengalir keluar dari loop ke bumi, maka .... bumi menjadi bagian dari "loop" entah bagaimana? Itu sedikit yang sedikit misterius bagiku.
dudewad

4
Ini tidak akurat. Muatan dapat dan memang mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. Sebuah loop tidak diperlukan.
horta

1
Lihatlah "bumi" sebagai "jalan kembali"
Martin Petrei

Oke jadi pertanyaan saya tidak sepenuhnya gila? Saya benar-benar hanya ingin mengklarifikasi bahwa ini lebih seperti penyamaan muatan dan bukan loop yang benar di mana elektron secara efektif entah bagaimana bergerak secara ajaib dalam lingkaran (karena mereka tidak).
dudewad

1

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.


Ini terlalu disederhanakan. Misalnya, pemancar radio pasti memiliki "arus" yang mengalir ke antena - Anda dapat mengukurnya dengan meteran biasa - tetapi antena itu sendiri bukan "sirkuit tertutup." Secara fisik, itu hanya kumpulan bit bahan konduksi yang dibangun dalam konfigurasi geometris tertentu. Jika Anda mengukur resistansi DC antara "termial" antena, itu adalah sirkuit terbuka!
alephzero

Antena adalah sirkuit tertutup. Antena konvensional memiliki dua 'pelat' dengan muatan runtuh bergantian yang bergerak di antaranya. Karena efek ground plane, bahkan antena yang disederhanakan memiliki satu konduktor nyata dan yang imajiner, lihat en.wikipedia.org/wiki/Monopole_antenna .
Jason Morgan

Sederhana itu bagus. Penyederhanaan Kirchoff / Maxwell benar. Mungkin Anda mempertimbangkan RF yang dipancarkan sebagai bagian dari sirkuit dari perspektif saat ini? Ini tidak lebih benar dari panas yang dipancarkan dalam sebuah resistor menjadi bagian. Ingatlah persamaan Maxwell bersifat umum dan jangan hanya menggambarkan gelombang bebas di ruang angkasa.
Jason Morgan

1

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.

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

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

skema

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.


Saya melihat. Ya, pahami arus itu! = Pergerakan elektron, itu jelas bagi saya. Terima kasih telah
menenggelamkannya

1
@dewaskan ha .. Saya pikir saya sedang
menenggelamkannya

0

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

masukkan deskripsi gambar di sini

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

masukkan deskripsi gambar di sini

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.


1
Diagram baterai salah. Itu tidak menunjukkan arus melalui pusat baterai. Jika ada satu ampere di kawat, maka ada satu ampere melalui elektrolit. Sirkuit listrik adalah loop tertutup. (Baterai adalah pompa pengisian daya, dan jalur untuk arus adalah melalui baterai dan mundur lagi, sama seperti komponen apa pun.)
Wbeaty

0

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.


Maksud Anda konduktor ion yang baik, bukan? Jika itu adalah konduktor elektron yang baik, baterai akan mengalami hubungan pendek dan terbakar. chemistry.stackexchange.com/questions/2644/…
horta

> konduktor ion Konduktor yang baik, titik (melakukan ampere tinggi.) Elektrolit adalah "jumper korslet" antara pelat. Begitulah cara semua baterai bekerja
semula

Benar. Ini adalah ion pendek daripada kawat logam pendek, tetapi Anda benar bahwa konduktor ion masih merupakan konduktor. Saya merasa itu membuatnya membingungkan jika Anda tidak membuat perbedaan itu.
horta

Kurang membingungkan: hanya saja jangan menyebut elektron sama sekali. Jangan menyebutkan ion juga. Arus listrik berbentuk loop tertutup, tanpa awal atau akhir. Jalur untuk arus mengarah melalui tengah baterai, seperti halnya dengan bola lampu jalur untuk arus mengarah melalui filamen. Atau dengan dinamo, jalur untuk arus mengarah melalui koil. Kesalahpahaman umum: satu lempeng baterai adalah sumber muatan, sedangkan lempeng lainnya mengumpulkan "muatan bekas". Itu salah, karena muatan mengalir melalui elektrolit, sedangkan baterai, secara keseluruhan, berfungsi sebagai pompa pengisian daya.
wbeaty
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.