2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение25.06.2017, 12:41 
Аватара пользователя


11/04/16
191
Москва
В реальном колебательном контуре из катушки и ёмкости собственные колебания будут затухающими. Понятно, что есть закон сохранения энергии и что часть энергии тратится на нагрев.
Но почему именно? Вот конденсатору, одной из обкладок, сообщили какой-то отрицательный заряд, т.е. реально поместили туда электроны суммарным зарядом во сколько-то кулон. Соот-но, другую обкладку в момент заряда заземлили, она заряжена положительно.
Затем мы подключаем такой конденсатор к катушке с сопротивлением. Начинаются преобразования энергии конденсатор в энергию индуктивности и наоборот.
Вопрос. Почему заряд конденсатор со временем уменьшается? Куда и как именно исчезают электроны? :facepalm:
Не совсем понимаю, какая собственная попытка задачи должна тут быть, чтобы не попасть в карантин. Сижу, читаю Яковлева, Мякишева и Зильбермана и не могу понять.

Если мы берем обычный конденсатор и замыкаем его обкладки, то заряд конденсатора просто обнулится, поскольку изначальные заряды обкладок равны по модулю, но противоположны по знаку.
Если мы представляем, что у соединения между катушкой и конденсатором и у самой катушки нет сопротивления - то будут происходить незатухающие колебания, количество заряда на обкладке конденсатора будет попеременно меняться. Сначала конденсатор разряжается, поле катушки мешает этому разряжению, энергия запасается в катушке и наоборот.
Но если мы переходим в реальность и вспоминаем, что у проводов и у катушки тоже есть сопротивление - то что тогда именно происходит - непонятно.
Вот есть заряд на конденсаторе, у одной пластины столько-то кулон, либо электроны, либо их отсутствие. Вот мы замыкаем этот конденсатор на катушку, электроны начинают перемещаться к другому полюсу конденсатора и куда-то исчезают. Непонятно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение25.06.2017, 12:53 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/05
17973
Москва
tohaf в сообщении #1229468 писал(а):
Вопрос. Почему заряд конденсатор со временем уменьшается? Куда и как именно исчезают электроны?
А сами-то Вы что думаете по этому поводу? Были на обкладках одинаковые заряды противоположных знаков, потом куда-то делись…

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение25.06.2017, 13:01 
Модератор
Аватара пользователя


16/02/11
3788
Бурашево
 i  Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
Причина переноса:
Отсутствуют собственные попытки решения задачи.

(Подробно)

Forum Administration в сообщении #27356 писал(а):
I. Нарушения и санкции
1) Нарушением считается:
г) Поиск халявы в отношении учебных задач и вопросов; публикация полных готовых решений учебных задач (см. п. III-2); вынесение на обсуждение задач еще не прошедших он-лайн и заочных олимпиад.
Приведите собственные содержательные попытки решения задачи и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение25.06.2017, 17:36 
Модератор
Аватара пользователя


16/02/11
3788
Бурашево
 i  Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: вернул.

 Профиль  
                  
 
 Re: Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение25.06.2017, 17:41 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


06/04/13
1916
Москва
tohaf в сообщении #1229468 писал(а):
одной из обкладок, сообщили какой-то отрицательный заряд, т.е. реально поместили туда электроны суммарным зарядом во сколько-то кулон

А поместили как? Пришёл дядя с мешком электронов, взял лопату и разгрузил мешок на $n$ мкКл?
tohaf в сообщении #1229468 писал(а):
Но если мы переходим в реальность и вспоминаем, что у проводов и у катушки тоже есть сопротивление - то что тогда именно происходит - непонятно.

Вас интересует механизм возникновения сопротивления? Так это вроде бы в учебниках описывается даже на уровне общей физики...

 Профиль  
                  
 
 Re: Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение25.06.2017, 17:44 
Заслуженный участник


02/08/11
6874
tohaf в сообщении #1229468 писал(а):
у одной пластины столько-то кулон, либо электроны, либо их отсутствие
Давайте так. Пластина может либо не заряжена, либо заряжена отрицательно, либо заряжена положительно. Ну, с отрицательным зарядом вроде понятно — добавили на незаряженную пластину электронов — они заряжены отрицательно — получился отрицательный заряд на пластине. А вот что из себя представляет положительно заряженная пластина?

 Профиль  
                  
 
 Re: Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение25.06.2017, 18:14 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
tohaf в сообщении #1229468 писал(а):
Вопрос. Почему заряд конденсатор со временем уменьшается? Куда и как именно исчезают электроны? :facepalm:

Вы путаете заряд конденсатора с зарядом уединённого проводника. У конденсатора две обкладки. Когда говорят, что заряд конденсатора $q,$ то это значит, что на одной обкладке $q$ лишних электронов, а на другой - как раз $q$ электронов недостаёт. Вот они и переходят с одной на другую, уравновешиваются.

 Профиль  
                  
 
 Re: Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение25.06.2017, 19:16 
Заслуженный участник


20/08/14
11067
Россия, Москва
tohaf в сообщении #1229468 писал(а):
Но если мы переходим в реальность и вспоминаем, что у проводов и у катушки тоже есть сопротивление - то что тогда именно происходит - непонятно.
При этом, в отличии от идеального случая, энергия в магнитном поле катушки не достигает значения энергии в конденсаторе ровно на величину потерь на сопротивлении. А заряд уже скомпенсировался. Потом энергия магнитного поля уже не может снова разделить заряды ровно на исходную величину, лишь на сколько-то меньшую. И получается что с каждым циклом заряд конденсатора уменьшается по величине. Заряд не исчезает, он обнуляется в каждом цикле (в момент максимума энергии магнитного поля), ровно как и без катушки лишь на сопротивлении, а катушка и её поле лишь восстанавливает заряд (снова разделяет положительные и отрицательные заряды в пространстве) на конденсаторе за счёт своей энергии. Без сопротивления потерь нет и всё восстанавливается точно, с сопротивлением - всё меньше и меньше.

 Профиль  
                  
 
 Re: Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение27.06.2017, 21:44 
Аватара пользователя


11/04/16
191
Москва
Dmitriy40 в сообщении #1229581 писал(а):
tohaf в сообщении #1229468 писал(а):
Но если мы переходим в реальность и вспоминаем, что у проводов и у катушки тоже есть сопротивление - то что тогда именно происходит - непонятно.
При этом, в отличии от идеального случая, энергия в магнитном поле катушки не достигает значения энергии в конденсаторе ровно на величину потерь на сопротивлении. А заряд уже скомпенсировался. Потом энергия магнитного поля уже не может снова разделить заряды ровно на исходную величину, лишь на сколько-то меньшую. И получается что с каждым циклом заряд конденсатора уменьшается по величине. Заряд не исчезает, он обнуляется в каждом цикле (в момент максимума энергии магнитного поля), ровно как и без катушки лишь на сопротивлении, а катушка и её поле лишь восстанавливает заряд (снова разделяет положительные и отрицательные заряды в пространстве) на конденсаторе за счёт своей энергии. Без сопротивления потерь нет и всё восстанавливается точно, с сопротивлением - всё меньше и меньше.

Т.е. грубо говоря, из-за того, что на сопротивлении происходит падение напряжения, электрическому полю, созданному конденсатором $\frac{CU^2}{2}$, не хватает энергии, чтобы "зарядить" катушку на точно такую же величину энергии $\frac{LI^2}{2}$ ?

 Профиль  
                  
 
 Re: Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение27.06.2017, 22:08 


05/09/16
11468
tohaf в сообщении #1230048 писал(а):
Т.е. грубо говоря, из-за того, что на сопротивлении происходит падение напряжения, электрическому полю, созданному конденсатором $\frac{CU^2}{2}$, не хватает энергии, чтобы "зарядить" катушку на точно такую же величину энергии $\frac{LI^2}{2}$ ?

Грубо говоря, так, но лучше наверное сказать что не из-за падения напряжения, а из-за омических потерь энергии в резисторе (на его нагрев). Плюс что-то излучается, плюс какие-то еще неучтенные потери (в самом конденсаторе -- в диэлектрике между обкладками например).

 Профиль  
                  
 
 Re: Куда исчезает заряд конденсатора в колебательном контуре?
Сообщение27.06.2017, 23:24 
Аватара пользователя


11/04/16
191
Москва
wrest в сообщении #1230051 писал(а):
tohaf в сообщении #1230048 писал(а):
Т.е. грубо говоря, из-за того, что на сопротивлении происходит падение напряжения, электрическому полю, созданному конденсатором $\frac{CU^2}{2}$, не хватает энергии, чтобы "зарядить" катушку на точно такую же величину энергии $\frac{LI^2}{2}$ ?

Грубо говоря, так, но лучше наверное сказать что не из-за падения напряжения, а из-за омических потерь энергии в резисторе (на его нагрев). Плюс что-то излучается, плюс какие-то еще неучтенные потери (в самом конденсаторе -- в диэлектрике между обкладками например).

Спасибо!

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 11 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group