Помогите понять что такое напряжение в электрике углубленно

[realeugene]

(Оффтоп)

Dmitriy40 в сообщении #1177128 писал(а):

Скорее всего не в том сообщении нажимали кнопку Вставка. Распространённая ошибка. Или недоработка движка форума

Исходники цитат были ровно в одном сообщении. Грешу на движок форума.

-- 15.12.2016, 12:48 --

GuitarFan в сообщении #1176338 писал(а):

Изучая электричество я остановился на двух основных понятиях, амперы и вольты.

Нельзя так останавливаться. Напряжения и токи - это базовые понятия в электротехнике. Вам, для начала, нужно научиться правильно ими оперировать на уровне школьной физики, например, что если подключить к батарейке лампочку, то она будет светить, и можно будет, укрывшись ночью с головой под одеялом и спрятавшись таким образом от родителей, читать книжку. А если к двум последовательно подключённым батарейкам подключить ту же лампочку, то лампочка перегорит, и читать под одеялом книжку не получится. Только тогда, когда овладеете этими базовыми методами расчёта в электротехнике, вам можно будет переходить к более глубоким вопросам, как именно связаны эти базовые электротехнические понятия с остальной физикой. В общем, для начала прочтите школьный учебник и прорешайте задачник. Уверяю вас, в них нет никаких "частиц источников энергии".

И начинать разбираться с понятием "напряжение" нужно с электростатики. Токи - это уже следующий шаг. А в случае магнитных полей и химических источников тока всё ещё гораздо сложнее.

[rustot]

GuitarFan в сообщении #1177112 писал(а):

Если есть источник питания с большим вольтажом (напряжением) то чем он отличается фактически?

прикладывает внутри себя к зарядам большей величины силу. что позволяет ему переместить с одной клеммы на другую большее количество заряда прежде чем силы кулона со стороны скапливающихся на клеммах зарядов и направленные в обратную сторону не уравновесят приложенные источником силы и не прекратят процесс

таким образом два источника одной и той же формы но отличающиеся вдвое по напряжению отличаются вдвое большей плотностью заряда на своих клеммах.

[realeugene]

rustot в сообщении #1177261 писал(а):

прикладывает внутри себя к зарядам большей величины силу

Совершенно не обязательно. Сила может быть меньше, но путь - длиннее.

[rustot]

realeugene в сообщении #1177263 писал(а):

Совершенно не обязательно. Сила может быть меньше, но путь - длиннее.

речь об отличии двух источников разного напряжения при прочих равных. но приведет это к тому же - к другой плотности заряда на клеммах

другое дело что знание всех таких деталей совершенно излишне. теория цепей это отдельная наука для понимания которой вообще не нужно знать все эти "на самом деле", более того он могут только запутать и помешать. в ней нужно работать именно с "током" и "напряжением" не отвлекаясь на то как именно они реализуются в деталях.

[realeugene]

rustot в сообщении #1177264 писал(а):

речь об отличии двух источников разного напряжения при прочих равных. но приведет это к тому же - к другой плотности заряда на клеммах

Внешне одинаковых. Внутри во вторичной обмотке трансформатора может быть больше витков. Или вместо двух батареек прикручено три. Или источник может быть устроен вообще хитрее. Никакой разницы

Плотность заряда на клеммах к напряжению на клеммах относится только опосредованно: через ёмкость между этими клеммами. Если снаружи источник одинаковый и ничего ка нему не подключено, то, да, и плотность заряда будет пропорциональна ЭДС источника. В аналогичных точках клемм.

[rustot]

realeugene в сообщении #1177265 писал(а):

Плотность заряда на клеммах к напряжению на клеммах относится только опосредованно

как раз не опосредованно. напряжение один из способов описания потенциального электрического поля, формируется такое поле только распределением зарядов. так что если вопрос о том чем же "практическим" отличаются два разных напряжения при прочих равных - то разным распределением зарядов его формирующих

[realeugene]

rustot в сообщении #1177273 писал(а):

как раз не опосредованно. напряжение один из способов описания электрического поля, формируется это поле распределением зарядов. так что если вопрос о том чем же "практическим" отличаются два разных напряжения при прочих равных - то разным распределением зарядов его формирующих

За исключением только того, что "прочие равные"должно подразумевать точную геометрию электродов и внешнего окружения. Сдвинули электроды ближе - плотности зарядов на них стали больше.

Опять же, мало кого интересуют плотности зарядов на клеммах батарейки. Ёмкости ничтожные, и не заряды на клеммах определяют "потребительские свойства" этой батарейки. А, в первую очередь ЭДС, которае не зависит от того, какие провода мы подключим к этой батарейке. В отличие от плотностей зарядов.

[rustot]

Сдвинули электроды - это другое распределение зарядов в пространстве

А эдс - это вообще не то же самое что напряжение, хоть и совпадает по единицам измерения. Допустим эдс может вызывать ток в витке и при этом плотность заряда быть вообще везде нулевой. Никакие потенциалы и их разность (напряжение) вы точкам на таком витке вообще не сможете присвоить

[realeugene]

rustot в сообщении #1177277 писал(а):

сдыинули электроды - это другое распределение зарядов в пространстве

Совершенно верно. А батарейка - это уже не электростатика, где распределение зарядов в пространстве важно. В цепях постоянного тока заряды, конечно, подразумеваются, но уже не рассматриваются, если только не заряд конденсатора. Потому что мало-мальский ток за секунду переносит гораздо больший заряд, чем может скопиться на клеммах батарейки. Поэтому и распределение зарядов по поверхностям проводников (форма которых вообще не описывается принципиальными схемами) оказывается не важным. А напряжение между проводниками - важно, и оно не зависит от формы проводников, в отличие от распределений зарядов.

-- 15.12.2016, 19:28 --

rustot в сообщении #1177277 писал(а):

А эдс - это вообще не то же самое что напряжение, хоть и совпадает по единицам измерения. Допустим эдс может вызывать ток в витке и при этом плотность заряда быть вообще везде нулевой. Никакие потенциалы и их разность (напряжение) вы точкам на таком витке вообще не сможете присвоить

Давайте не будем уходить в цепи переменного тока. В цепях постоянного тока ЭДС обычно электрохимическая, и она создаёт напряжение между концами неидеального проводника внутри элемента. Термодинамические силы при этом переносят заряды против силы Лоренца, связанной с градиентом электрического поля внутри этого проводника. Электрическое поле при этом остаётся всюду потенциальным, в том числе, и внутри химического источника тока.

[rustot]

Я не понимаю что вы понимаете под "не важным" коли только от того как именно распределится заряд по проводнику и зависит создаваемое им электрическое поле и соответственно ток. Для электротехнических расчетов неважно? Да, там неважно и это ничтожное нарушение законов кирхгофа в них учитывать смысла нет. Но вопрос то был не о том как использовать напряжение в расчетах, а "что это такое на практике". На практике это распределение заряда в пространстве

Ну вот есть батарейка с 2 клеммами, электрическое поле между ними напоминает поле между двумя зарядами. Но когда к ним подключили извилистый провод, поле совершенно изменилось и стало по форме повторять все извивы этого провода. Что изменило поле - распределение зарядов по нему

[realeugene]

rustot в сообщении #1177283 писал(а):

а "что это такое на практике"

Подчёркивание моё.

-- 15.12.2016, 19:32 --

rustot в сообщении #1177283 писал(а):

Ну вот есть батарейка с 2 клеммами, электрическое поле между ними напоминает поле между двумя зарядами. Но когда к ним подключили извилистый провод, поле совершенно изменилось и стало по форме повторять все извивы этого провода. Что изменило поле - распределение зарядов по нему

А напряжение между проводниками в кабеле не изменилось, если только не потёк ток.

[rustot]

realeugene в сообщении #1177284 писал(а):

А напряжение между проводниками в кабеле не изменилось, если только не потёк ток.

напряжение между разными точками этого кабеля как раз и опредялется тем как именно по нему распределился заряд

[realeugene]

rustot в сообщении #1177288 писал(а):

напряжение между разными точками этого кабеля как раз и опредялется тем как именно по нему распределился заряд

Пока нет тока, напряжение между различными точками одного проводника равно нулю.

Это, кстати, главное свойство напряжения, позволяющее его измерять: чтобы измерить напряжение между двумя проводниками мы к ним подключаем другие проводники - щупы вольтметра, которые передают это напряжение внутрь вольтметра, который его и измеряет у себя внутри.

[rustot]

realeugene в сообщении #1177289 писал(а):

Пока нет тока, напряжение между различными точками одного проводника равно нулю.

потому-что тогда другое распределение заряда по нему

я не пойму с чем именно вы спорите. НЕ распределение заряда описывается напряжением? тогда что? это какая то самостоятельная сущность отдельно от зарядов?

напряжение между двумя точками это разность их потенциалов. потенциал точки вычисляется как интеграл по объему от плотности заряда $\varphi(\vec{r_1}) = \int \frac{\rho(\vec{r_2})}{|\vec{r_1}-\vec{r_2}|} dV_2$

одинаков потенциал в разных точках проводника определяется только распределением зарядов по нему (если нигде вне его зарядов нет), если без тока и при токе он разный, то это означает разное распределение зарядов по проводнику

[realeugene]

rustot в сообщении #1177291 писал(а):

НЕ распределение заряда описывается напряжением? тогда что? это какая то самостоятельная сущность отдельно от зарядов?

Да! В электротехнике это отдельная от зарядов сущность. Её проще начинать изучать с электростатики, так как электростатика всё равно нужна, и в электростатике нет токов. Но потом лучше забыть про свободные заряды для большей части электротехники. Точно так же, как и при изучении гидродинамики стоит забыть про отдельные молекулы, считая жидкость сплошной средой.