¿Cómo sabe el voltaje?

He encontrado una explicación de lo que estaba buscando aquí , here y aquí . Creo que lo más importante que tenía que tener en cuenta es como @OlinLathrop y @GregoryKornblum se mencionan en un comentario, que el voltaje no es energía en sí mismo, el voltaje es solo una diferencia de "altura", por así decirlo, y no dice nada sobre el electrón en sí. Solo indica cuánta energía habría ganado el electrón si hubiera rodado cuesta abajo.

En la siguiente ilustración, el voltaje es no la bola en la parte superior de la colina, pero el voltaje es la parte superior de la colina y la bola se puede utilizar para transforma la energía de energía potencial a calor / luz o, en este ejemplo, a energía cinética si toca el suelo.

Yencuantoaldiagramaaquí,el2.5Vestáallíporqueaúnnoestáalniveldelsuelo(0V)ylaenergíarealsepuedeverenlacorrienteporqueeseeselportadordeenergíaysilacorrienteseralentiza,pierdeenergíapotencial.Creoquelaresistenciaenestasituaciónsepuedevercomositiraslaboladesdelacolinaysoplascontraelvientohaciaarriba(creandoarrastre)disminuyelavelocidadycuandollegaalsuelotienemenosenergíakenéticaporquesuvelocidadseredujo.Arrastrayasípierdeenergíapotencialgravitacional.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Corrígeme si mi comprensión sigue siendo incorrecta.

  

¿Cómo es posible que la tensión sea diferente en el punto A?   ¿A través de la misma cantidad de resistencia?

En el escenario 1, es 0 voltios (como lo has etiquetado). En el escenario 2, la mitad de la tensión aplicada es de 2.5 voltios.

  

Esperaría una relación lineal entre voltaje y resistencia.

No cuando se usan divisores potenciales a menos que ambas resistencias cambien el valor proporcionalmente.

Ley de ohmios, I = V / R, entonces, en el escenario 1, la corriente es 5/100 = 50 mA. En el escenario 2, I = 5 / (100 + 100) = 25 mA.

Ley de ohmios nuevamente: V = IR, por lo que la tensión en R2 es de 25 mA x 100 ohmios = 2.5 voltios.     

Como puedes anticipar, los electrones en realidad no saben nada. El voltaje es en realidad la diferencia de potencial de una batería de sus polos para impulsar los electrones. Puede pensarlo como su contraparte hidráulica: la presión. De tal manera que la presión impulsa el agua a través de tuberías estrechas y anchas a un cierto caudal, el voltaje impulsa a los electrones a través de la resistencia con una cierta corriente.

Si estás interesado en una explicación más "científica", esto es lo que realmente sucede:

1. Conectas la batería, completa el circuito
2. El campo eléctrico comienza a propagarse dentro de los cables, ejerciendo fuerza sobre los electrones mientras lo hace
3. Algunos materiales muestran más resistencia a los electrones y, por lo tanto, disminuyen su velocidad
4. Los electrones ralentizados aplican su propio campo eléctrico detrás de ellos, eliminando parte de su potencial para seguir adelante.

Los campos eléctricos hacen el "saber", hacen el "exploración", hacen el "impulso".

Los electrones exploran todas las rutas posibles, para regresar a casa al otro terminal de la batería. Los electrones se alejarán a un lado, solo porque ese es otro camino desde donde vinieron, incluso si solo 1 electrón / segundo explora ese camino. ¿Por qué la electrónica hace esto explorando? Porque los campos eléctricos impulsan / empujan / conducen esa exploración.

Nuestros circuitos a menudo incluyen grandes volúmenes de aire, y creemos que nuestro circuito es solo el cableado de cobre y las resistencias y los condensadores y los circuitos integrados y PCB. Pero el aire está ahí, una resistencia extremadamente alta, así que ignoramos el aire.

En sus dos circuitos, los campos eléctricos encuentran caminos de diferente longitud, y los voltios / metro son diferentes. Lo más importante es que los voltios / resistencias son diferentes y usamos la Ley de Ohms para manejar esa situación, mientras ignoramos el aire.