Miért csökken a feszültség (potenciál) egy fogyasztó után? Hogyan lehet megérteni ennek ez okát?

Képzelj el egy 30 cm-es vonalzót 1cm-es beosztással (ezek a centik az 1 ohmos fogyasztók). A nullára kötöd a nulla feszültséget, a 30-ra pedig 30 Voltot. Mivel a vonalzó beosztása azonos (lehet bármi: cm, ohm, Volt...) ezért a végpontok közötti elosztásuk is egyenlő. Ezért a tízesnél az egész egyharmadát, 15nél a felét méred.

Vagyis a válasz benne van a kérdésedben is - "feszültség az ellenállások arányában változik".

Képzelj el egy lapos elemet, ami ugye véges, zárt, lineáris rendszer. Neki is van egy úgynevezett belső ellenállása, ezért nem tudjuk tetszőlegesen rövid idő alatt lemeríteni, azaz van egy maximális sebesség, amivel lemeríthető.

Gondoljunk a kivezetéseire úgy, mint üres fémdarabokra, amiket az elem megtölt elektronnal (vagy elvonja belőle azt), és az előző miatt ez a "töltés" nem történhet meg bármilyen gyorsan.

Ha nincs összekapcsolva az elem két pólusa, akkor egy idő után a kivezetések "teljesen feltöltődnek", és potenciálkülönbség lesz köztük (egyiken e- hiány, másikon u. ekkora többlet lesz). Ez a töltéskülönbség képes arra, hogy munkát végezzen: a közéjük iktatott vezetőn e áramlást hozzon létre, hogy így az kiegyenlítődjön. (Ez a munkamennyiség [J] meg is jelenik pl. hőtermelődés formájában.)

Nem teljesen jó példa, de képzeld azt, h van egy nagy üveg akváriumod, ami hermetikusan zárható. Van benne egy befőttes üveg, és az akváriumba bele van vezetve egy cső, meg mondjuk vannak benne robot karok. Amikor a zárt akváriumon belül lezárod a befőttes üveget, akkor az üvegen belüli és kívüli nyomás megegyezik. Ha az akváriumba vezetett cső másik felén bekapcsolod a kompresszort, és kiszívsz egy kis levegőt az akváriumból, akkor a befőttes üvegben (környezetéhez képest) nagyobb lesz a nyomás. Ez a nyomáskülönbség (ami ebben az analógiában a potenciálkülönbségnek felel meg) feszíti kifelé az üveg fém kupakját. Nem csinál semmit, mert nem tud mit csinálni, ahhoz még kevés, csak feszültséget hoz létre, egyre nagyobb erő hat az üveg belső falára. Ha folytatod a kiszivattyúzást, akkor a növekvő nyomáskülönbség egyre nagyobb dolgokra (munkavégzés) lesz képes. Ha be van repedve az üveged, és elég nagy a nyomáskülönbség, akkor az üveg szétrobbanhat.

Nézzük: volt "potenciálkülönbség", volt "feszültség", és mikor szétrobban az üveg, a nyomáskülönbség többek közt arra fordítódik, hogy szétszakítsa a kötéseket az üvegben, és hogy szétdobja a repeszeket. Ebben ő teljesen el is fogy, tehát megszűnik. Minél vékonyabb az üveg (minél kisebb az "ellenállása"), annál kisebb feszültség fog felhalmozódni, hisz annál hamarabb megindul a levegő áramlás ("e- áramlás"). Tehát minél kisebb ellenállású vezetőt kötsz be, annál kisebb feszültség alakulhat ki, és ha végtelen nagy az ellenállás ("vákumtuti befőttesüveg"), akkor akár az összes levegőt is kiszivattyúzhatod, nem történik semmi; (ekkor jön létre egyébként a maximális feszültség).

Másik példa: van egy kompresszorod (ami nem tud végtelen gyorsan levegőt pumpálni); ahol beszívja a levegőt, oda rá van téve egy hosszú kék, és ahol kifújja, oda egy hosszú piros üreges cső. A csövek kompresszortól távolabbi végén van egy-egy csap, amik pontosan egyszerre működnek (az áram nem terjed akárhol, a levegő viszont igen; pl. ha egy fémvezetőt hozzáérintek a negatív pólushoz, attól még nem csökken le az ott lévő elektonok száma (na jó, hazudtam, de csak picit), viszont ha kinyitok egy vákumos/túlnyomásos csapot, akkor annak viszont távozik a nyomáskülönbsége a környezetbe; ezért kell a két csapnak "szinkronban" működnie, h jobb legyen a modell).

Van egy harmadik gumicsöved is (ez legyen mondjuk átlátszó), amit rá tudsz csatlakoztatni az előző kettőre, és ha mind2 csőhöz csatlakozik, akkor kinyithatóak a csapok, de csak egyszerre, külön-külön nem.

1) a 3. cső be van csatlakoztatva, a csapok nyitva: elindítod a kompresszort, és az így körbe-korbe fogja keringettetni a levegőt. Egyik végén pontosan annyit fog kifújni, mint amit a másik végén beszívott, és ez akadály nélkül tovább is megy, kering. Ilyenkor nem alakul ki feszültség a cső falán.

2) a 3. cső csatlakozik, a csapok el vannak zárva: bekapcsolod a kompresszort, és a kék csőből elkezdi átpumpálni a levegőt a pirosba. Mint ahogy a magára hagyott zsebtelep 2 kivezetése közt sem nő végtelenségig a feszültség, a kék és piros cső között sem lehet tetszőlegesen nagy nyomáskülönbség (igaz, más okok miatt: vagy a kompresszor nem bírja, vagy teljesen elfogy a levegő a kék csőből). Ennek a nyomáskülönbségnek cselekvőképessége, potenciálja van, pl. rá tudsz kötni egy mini széllapátot, és máris e áramot fejleszt :D, tehát munkát végez.

3) ha nem szarakodsz szélmalmokkal, hanem félig kinyitod mindkét csapot, akkor lesz ÁRAMlás is, de valamekkora nyomás is. Minél nagyobb az áramlás, annál kisebb a nyomás. (Rövidzár=nincs ellenállás ==> mind2 csak maxra ki van nyitva).