Напряжение

[arseniiv]

repeat в сообщении #1010454 писал(а):

Да вроде бы опыт есть уже на счет теории

Когда вы спрашиваете

repeat в сообщении #1010266 писал(а):

Объясните как устроенно напряжение

это нельзя называть «опыт есть», честно.

[Munin]

(Оффтоп)

Не исключено, что он под "теорией" подразумевает "вычитать и использовать формулу, абсолютно не понимая её смысла, и даже не задумываясь".

[repeat]

не исключено что вы и сами того не понимаете, а лишь цепляетесь к словам. сколько в мире электриков не знают даже закона ома, хотя чинят приборы. вот так и с напряжением: вроде бы ничего сложного, а если глубже копнуть - начинаются трудности.
это как например вычислять производные. ну смысл первой производной и хоть какую-то графическую интерпретацию понять можно, а вот производные высших порядков - уже сложнее. хотя тот же Ряд Тейлора не вызывает у нас никаких трудностей(исключительно потому что мы не вдаемся в подробности). и оперировать всеми нюансами в голове трудновато.
одних законов и формул мало для общего представления напряжения. тут надо еще в голове прокрутить всевозможные случаи, чтобы понять общий принцип напряжения.

[Munin]

Ну что ж, спасибо, что научили нас уму-разуму. Вам самому это хоть капельку помогло? Или только пар выпустили?

(Другие люди, в отличие от вас, в голове крутили все эти случаи тысячи раз, и глубже копали тоже многократно. Не судите о знаниях других людей по себе - это очень распространённая ошибка.)

[aa_dav]

repeat в сообщении #1010347 писал(а):

Это все разумеется по вашему предложению.

Эээ, нет. С гидродинамикой у вас тоже плоховато, раз не разглядели аналогию и начали что-то сочинять вопреки.
Лучше наверное действительно почитать, т.к. аналогии аналогиями, а реальность реальностью.

[theKingOfJava]

repeat в сообщении #1010266 писал(а):

первом случае тока не будет,

он будет, хотя и ничтожно малый.

-- 03.05.2015, 17:15 --

aa_dav в сообщении #1010290 писал(а):

repeat в сообщении #1010283 писал(а):

Т.е мы замедляем электронов в резисторе, но ускоряем их после него - в итоге скорость в среднем остается постоянной

Нет. Скорость отдельных частиц потока можно варьировать например расширив сечение трубы. Но расход воды от этого не меняется. Тут простой закон сохранения так сказать массы.
На резисторах таким образом происходит падение напряжения, а не силы тока. В полной аналогии с падением давления из выше.

по аналогии с водой, там происходит падение тока. Подойдите к своему смесителю и откройте на всю, а потом постепенно закрывайте. Изменится ли струя?

-- 03.05.2015, 17:22 --

Munin в сообщении #1010369 писал(а):

repeat
1. Выкиньте из головы "скорость тока". Нету никакой такой "скорости". Есть величина тока, она называется "сила тока".
.

Скорость тока есть. Это эквивалентно понятию скорости потока. Каждый электрон проходит некоторое расстояние за единицу времени. Что касается величины тока -- то это как раз мера напрямую зависимая от скорости тока.

[Munin]

theKingOfJava в сообщении #1010753 писал(а):

Скорость тока есть. Это эквивалентно понятию скорости потока.

Вот ведь, одному невежде объяснишь что-то, - другие прибегают.

Даже в детской книжке Зильбермана на эту тему есть отдельное объяснение, в параграфе, который так и называется:
§ 50. Скорость упорядоченного движения зарядов. Скорость распространения тока.

Это две разные скорости. И ещё есть третья: скорость каждого электрона по отдельности. Она у всех электронов разная. И ещё несколько скоростей, например, среднеквадратичная скорость электронов.

А "скорости тока" - нет. Не используется в физике такое понятие. Потому что физика сложнее, чем невежды пытаются себе представить.

[arseniiv]

И плюс есть проводники с несколькими носителями заряда с разными, в том числе и разных знаков, отношениями заряда к массе. Электролиты всякие и плазма как минимум.

[Cos(x-pi/2)]

theKingOfJava
Упс... Вас кажется только-что забанили на один денёк... Ну, пока и меня не постигла подобная участь, всё-таки повторю вопрос. Вы пишете:

theKingOfJava в сообщении #1010850 писал(а):

У Вас разрыв между клеммами розетки эквивалентен вашей затычке -- это слой излоляции -- воздух.

А откуда Вы берёте это утверждение об эквивалентности воздуха (изоляции) и затычки? В том-то и был мой вопрос - почему они эквивалентны в случае тока электронов и не эквивалентны в случае тока воды. Поскольку никакой аргументации Вы не привели, то могу пока предположить лишь такой ответ: Вы про эту "эквивалентность" когда-то где-то прочитали и зазубрили!

Так же Вы не аргументировали и "аналогию" зарядов с сообщающимися сосудами. К тому же, откуда Вы взяли своё утверждение про сообщающиеся сосуды - не из школьных ли учебников? На самом деле нет тут концептуальной аналогии: в сосудах вода уравновешивается из-за тяготения; а без тяготения вода будет как попало располагаться в пространстве: посмотрите видео-ролики в youtube, снятые космонавтами в невесомости - там нет ничего общего между поведением "комков" воды и известной нам картиной притяжения или отталкивания зарядов с двумя знаками заряда.

Насчёт проводимости соли - да, про сухую соль речь и шла: она изолятор. И да, вот именно, - гидроаналогия тут никак не помогает объяснению. Но когда Вы говорите, что спрашивать об этом надо у химиков, то этот ваш совет НИЧЕМ НЕ ЛУЧШЕ, чем совет более грамотных людей: надо всё-таки читать книги! Химики-то ведь тоже не из носа выковыряли свои знания, а добыли чтением, серьёзной учёбой и опытами! И, кстати, в химии формулы тоже совершенно необходимы; как и в физике.

Так что, спасибо Вам ещё раз: Вы своими "ответами" теперь явно продемонстрировали важную, освободительную от неграмотности мысль: незнание книжек = непонимание.

[rustot]

Если оставаться в рамках теории цепей, то закон ома следует воспринимать как один из исходных постулатов данной теории и не задаваться вопросом "а почему так получается что на резисторе всегда образуется напряжение пропорциональное току", вот получается и все, это "дано". Из этого в рамках теории цепей можно найти множество интересных следствий, но сам постулат никаких объяснений не предполагает. И на вопрос про курицу и яйцо "а что первично, ток или напряжение? на резисторе падает такое напряжение потому-что через него течет именно такой ток или через него течет именно такой ток потому-что к нему приложено заданное напряжение" тоже ответа не будет, они в теории равноправны, в схемах бывают и источники тока и источники эдс.

Если же любопытсво настаивает получить ответы на "почему", то придется заняться физикой, узнать что такое поле, как и когда поле можно описать с помощью разности потенциалов, "напряжения", как это зависит от плотности заряда и тому подобное. НО! Удовлетворение этого любопытства к пониманию работы электрических схем не даст НИЧЕГО, вы скажете "ах вот оказывается что все это время подразумевалось под напряжением на резисторе" и продолжите пользоваться теорией цепей как и раньше. Потому-что проанализировать работу простенького фильтра на уровне полей и зарядов - это титанический и никому не нужный труд.

[Munin]

rustot в сообщении #1010931 писал(а):

НО! Удовлетворение этого любопытства к пониманию работы электрических схем не даст НИЧЕГО, вы скажете "ах вот оказывается что все это время подразумевалось под напряжением на резисторе" и продолжите пользоваться теорией цепей как и раньше.

Один положительный нюанс всё-таки есть: меньше ошибок будете совершать.

Но это при соответствующем минусе: там, где раньше вы писали что-то автоматически, теперь придётся тормозить и думать.

И то, всё это, конечно, на уровне отдельных элементов цепи, максимум контуров, а вовсе не на уровне, скажем, "простенького фильтра".

[aa_dav]

theKingOfJava в сообщении #1010753 писал(а):

по аналогии с водой, там происходит падение тока.

Ну в некотором смысле да. Опять таки если возвращаться к водяной аналогии, то вот есть у нас насос который с каким то усилием выталкивает воду с одного конца и засасывает с другого.
Вполне естественно ожидать, что если подключать его к разным трубам то можно ожидать разного расхода воды в единицу времени - в зависимости от внутреннего сопротивления участков трубы в частностях и в целом в совокупности. В этом смысле я не вижу проблемы в осмыслении закона Ома - разность давлений (по сути - сила) приводит к току-расходу в зависимости от внутреннего сопротивления.
Но когда мы уже рассматриваем установившиеся потоки в схеме мы знаем что сколько воды втекло в один конец, столько же и вытекает с другого. Расход воды по сечению схемы уже есть устоявшийся факт и нельзя говорить, что на входе и выходе резистора разные расходы.

[repeat]

Чем объяснение напряжения с помощью поля легче чем с помощью взаимодействия электронов? Я так и не увидел здесь хоть какую-то попытку объяснить это с помощью поля.
Как я понял, когда электрон толкнула ЭДС он создает волну, которая движется во всех направлениях, а не вдоль проводника. Эта волна влияет(отталкивает) на все электроны, но с разной силой, в зависимости от расстояния. Так вот если рассматривать взаимодействие попарно близ лежащих электронов, тогда и получается картина распространения тока(ну или может быть возмущения) вдоль проводника. Первый электрон толкнул второй, второй - третий, третий - четвертый и так далее. Хотя каждый из них действует на каждого из них. Так вот, чтобы голова не лопнула от стольких взаимодействий лучше всего рассматривать только два близ лежащих.

[Munin]

repeat в сообщении #1011076 писал(а):

Чем объяснение напряжения с помощью поля легче чем с помощью взаимодействия электронов?

Оно не легче. Оно правильней. Адекватней.

repeat в сообщении #1011076 писал(а):

Как я понял, когда электрон толкнула ЭДС он создает волну, которая движется во всех направлениях, а не вдоль проводника.

В каком-то абстрактном смысле - да. Но эта волна взаимодействует с другими электронами. А другие электроны заполняют проводник, и - отсутствуют в промежутках между проводниками. И поэтому, волна распространяется сложным образом. В конечном счёте - вдоль проводника ей распространяться легче.

repeat в сообщении #1011076 писал(а):

Так вот если рассматривать взаимодействие попарно близ лежащих электронов, тогда и получается картина распространения тока(ну или может быть возмущения) вдоль проводника.

Очень упрощённая.

repeat в сообщении #1011076 писал(а):

Так вот, чтобы голова не лопнула от стольких взаимодействий лучше всего рассматривать только два близ лежащих.

Лучше всё-таки не совершать ошибок переупрощения. Да, "чтобы голова не лопнула" - это важно. Но вы постепенно научитесь и привыкнете к сложным вещам, а плохая привычка думать о природе слишком просто - от неё потом очень трудно избавиться.

Попробуйте, например, рассматривать не два электрона. Попробуйте рассматривать один электрон - а все остальные электроны как некоторую "электронную жидкость". Единую и непрерывную. Отдельные электроны в этой "жидкости" слишком мелкие, их не разобрать - и не нужно смотреть на них так детально, достаточно в целом. Это похоже на ту же воду: вы рассуждаете, куда и как она течёт, но не следите за каждой отдельной молекулой.

Вот эта "электронная жидкость" - тоже течёт, но только по проводникам. Она может сгущаться и разрежаться - в этом она отличается от простой жидкости - тогда возникает избыток или недостаток заряда, положительный или отрицательный заряд. И она, конечно же, создаёт своё поле.

[rustot]

repeat в сообщении #1011076 писал(а):

Я так и не увидел здесь хоть какую-то попытку объяснить это с помощью поля.

Тут сложности не в том что никто не понимает как это происходит, это вовсе не терра инкогнита, проблема только в том как бы это объяснить попроще, популяризовать.

Чтобы поддерживать движение заряда в проводнике в выделенном направлении к нему необходимо все время прикладывать силу, иначе после серии "столкновений" с кристаллической решеткой его направленное движение полностью вырождается в хаотическое тепловое. Это время релаксации зависит от материала проводника и прямо пропорционально удельной проводимости. В какой-то системе единиц удельная проводимость кажется прямо в секундах и выражается.

Эту силу $\vec{F}$ к заряду прикладывает поле. Иногда поле бывает такой конфигурации, что независимо от того, по какой именно траектории заряд пролетает из пункта А в пункт Б, работа силы со стороны поля над ним $\int \vec{F}\vec{dr}$ остается одной и той же, в этом случае достаточно для многих приложений не описывать все поле в подробностях, а указать какую работу оно выполняет над зарядом между пунктами А и Б, эта работа над единичным зарядом называется "напряжение". Таким образом напряжение - форма описания некоторых видов поля. В теории цепей только этого описания в основном и достаточно.

Откуда берется поле вдоль проводника, прикладывающее к зарядам силу и тем самым придавая их хаотическому движению дополнительную направленную составляющую? Оно формируется самими зарядами. На поверхности проводника присутствует ненулевая поверхностная плотность заряда, постепенно меняющаяся вдоль проводника Допустим у одного края проводника на поверности проводника избыток электронов, в середине проводника на поверхности электронов с протонами поровну, в другого края проводника на поверхности проводника недостаток электронов. Эта переменная плотность заряда и формирует поле вдоль проводника (и внутри и снаружи проводника).

Что происходит когда в проводнике образуется участок с пониженной удельной проводимостью, "резистор"? Имеющегося поля недостаточно чтобы поддерживать ту же среднюю скорость заряда через этот участок, заряд притормаживает, в итоге перед этим участком заряд скапливается, а за ним наоборот прореживается, это происходит до тех пор, пока изменившая плотность заряда на границах участка не создат аккурат такое повышеное поле, которое восстановит прежнюю скорость заряда. Но скопившийся перед участком заряд кроме того что увеличивает поле в участке уменьшает поле перед этим участком и тем самым уменьшает ток уже на подходе к этому участку. Там тоже начинает скапливаться заряд. В итоге по завершению всего этого процесса с обратной связью, получается так, что плотность заряда сначала медленно уменьшается вдоль участка проводника с высокой проводимостью, потом быстро уменьшается на участке с маленькой проводимостью, потом опять медленно уменьшается на участке с высокой проводимостью. Тем самым в проводнике формируется уже неравномерное распределение поле, совпадающее с неравномерностью распределения проводимости проводника

Вот видите, я весь процесс в голове прекрасно представляю полностью и он там уложен в виде пары формул. Но вот объяснить все то же самое бытовым языком, без формул, на пальцах, оказывается чрезвычайно сложно. Получается сумбурно