Ландсберг. Электрическая индукция, поле внутри проводника.

[DimaM]

Puls в сообщении #1174250 писал(а):

Поле от источника распространяется мгновенно (первичное поле установится мгновенно) а заряды по проводнику перемещаются сравнительно медленно т.е наведённое поле (обусловленное смещением зарядов по проводнику) должно по идее несколько запаздывать по времени (относительно первичного).

Характерное время установления распределения зарядов - максвелловское время релаксации $\dfrac{1}{4\pi\sigma}$, где $\sigma$ - электропроводность. Для воды получается меньше микросекунды, в хороших проводниках устанавливается практически мгновенно.

[U-17]

Munin в сообщении #1174358 писал(а):

U-17 в сообщении #1174356 писал(а):

Но ведь в диэлектриках ток проводимости не протекает. Получается ток смещения.

Неправильно то, что протекает в диэлектриках, называть током смещения. Откуда вы взяли эту идею и вообще это слово?

Я читал, что в конденсаторах протекает ток смещения.
А так как, между обкладками конденсатора диэлектрик, то я решил, что во время поляризации диэлектриков протекает также ток смещения.

[wrest]

U-17 в сообщении #1174529 писал(а):

Я читал, что в конденсаторах протекает ток смещения.

"Ток смещения" не вполне удачный термин, посмотрите тут: topic75868.html возможно найдете полезные пояснения.

[Puls]

DimaM в сообщении #1174501 писал(а):

Puls в сообщении #1174250 писал(а):

Поле от источника распространяется мгновенно (первичное поле установится мгновенно) а заряды по проводнику перемещаются сравнительно медленно т.е наведённое поле (обусловленное смещением зарядов по проводнику) должно по идее несколько запаздывать по времени (относительно первичного).

Характерное время установления распределения зарядов - максвелловское время релаксации $\dfrac{1}{4\pi\sigma}$, где $\sigma$ - электропроводность. Для воды получается меньше микросекунды, в хороших проводниках устанавливается практически мгновенно.

Понял. То есть зависит только от электропроводности. А от формы (размера) проводника и напряжённости приложенного поля (под действием которого заряды перераспределяются по объёму проводника) как раз не зависит. Понял, спасибо.

А если внести новое условие. Пусть заряды перемещаются в однородном постоянном магнитном поле. Как у ребят из кембриджа причём поперёк силовых линий. Тогда по теории электроны станут "закручиваться" и кристаллическая решётка проводника возможно станет помехой для движения (релаксации) собственных зарядов следовательно и время релаксации станет больше. Как вы считаете, такое возможно?
А ещё тогда получается что сам проводник будет греться (если поле переменное) причём чем больше частота и маг.индукция тем больше тепла вроде бы

[Munin]

Кристаллическая решётка зарядам абсолютно не мешает, по квантовым причинам. Они движутся в ней, как в вакууме.

Электрическое сопротивление обусловлено дефектами кристалла и фононами.

[U-17]

wrest в сообщении #1174532 писал(а):

U-17 в сообщении #1174529 писал(а):

Я читал, что в конденсаторах протекает ток смещения.

"Ток смещения" не вполне удачный термин, посмотрите тут: topic75868.html возможно найдете полезные пояснения.

Так и не понял почему он неудачный.
Кстати, в той теме на последних страницах было сказано, что такой взгляд, что магнитное поле возникает из электрического - извращенный взгляд.
Разве магнитное поле не следствие переменного электрического.
Чисто магнитного поля ведь не существует, если я не ошибаюсь.

[rustot]

U-17 в сообщении #1174878 писал(а):

Разве магнитное поле не следствие переменного электрического.

Поле одно, электромагнитное, а электрическое и магнитное - это его условные компоненты, на которое оно разбивается человеком для удобства, причем разбивается в разных системах отсчета по разному. Ведь критерием такого разбиения является то, как зависит сила действующая со стороны электромагнитного поля от скорости заряда относительно системы отсчета, а относительно разных систем отсчета его скорость разная.

То каким электромагнитное поле станет через $dt$ зависит от того каким оно является сейчас, то есть его текущее состояние является причиной его изменений (плюс дополнительные причины в виде состояния зарядов). На мой взгляд единственно что можно называть причинно следственными связями - это вот такие соотношения было->cтало.

Так что если уж говорить о причинах и следствиях, то текущее состояние системы - $\vec{E}, \vec{B}, \vec{j}$ это причина, а $\frac{\partial}{\partial t}$ всех этих величин - следствие. Если нам известны текущие $\vec{E}(t_0), \vec{B}(t_0), \vec{j}(t_0)$ то мы можем предсказать следствие, вытекающее из них - $\vec{E}(t_0+dt), \vec{B}(t_0+dt)$

[wrest]

U-17 в сообщении #1174878 писал(а):

Так и не понял почему он неудачный.

Потому что "ток" это движение зарядов, а заряды в "токе смещения" не двигаются. Электроны с одной обкладки конденсатора на другую не перепрыгивают.

U-17 в сообщении #1174878 писал(а):

Чисто магнитного поля ведь не существует, если я не ошибаюсь.

Смотря что этим называть. Вот есть постоянный магнит, у него "чисто магнитное" поле или нет?

U-17 в сообщении #1174878 писал(а):

Кстати, в той теме на последних страницах было сказано, что такой взгляд, что магнитное поле возникает из электрического - извращенный взгляд.

Для того чтобы это оценить надо почитать что там за "взгляд".

Вкратце, и очень на пальцах, взгляд этот состоит в том, что если мимо покоящегося наблюдателя что-то двигается, то это что-то кажется наблюдателю сжатым в направлении движения. Если двигаются заряды, то наблюдателю кажется что их плотность увеличивается по сравнению с неподвижными. Например, есть два параллельных провода с токами, текущими в одном направлении, скажем, одинаковых. Тогда каждому положительному заряду, неподвижному относительно обоих проводников, кажется что плотность отрицательных зарядов в соседнем проводнике увеличилась, а плотность положительных зарядов осталась той же, то есть у соседнего проводника появился одноименный заряд и значит надо туда притягиваться. Тоже чувствуют и отрицательные заряды -- в неподвижной относительно них системе отсчета они "видят" что плотность положительных зарядов увеличилась и, стало быть, надо притягиваться к соседнему проводу.
Если же токи текут в разные стороны, то все наоборот: заряды "видят" что плотность одноименных зарядов в соседнем проводнике увеличилась и, стало быть, от соседнего провода надо отталкиваться.

Но как говорят уважаемые участники этого форума, лучше таким взглядом не проникаться.

[Munin]

U-17 в сообщении #1174878 писал(а):

Чисто магнитного поля ведь не существует, если я не ошибаюсь.

Ошибаетесь.

wrest в сообщении #1174891 писал(а):

Но как говорят уважаемые участники этого форума, лучше таким взглядом не проникаться.

Можно и проникнуться, но на определённом этапе обучения: когда читатель уже знаком и с уравнениями Максвелла в трёхмерной физике, и со СТО, и с уравнениями матфизики желательно... Тогда такое представление может встать как "замковый камень" в схему других знаний, и не вытеснит их, а только поможет им сосуществовать. А если им долбать слишком рано, то может возникнуть ошибочное ощущение "единственно верного взгляда", мешающее впитать остальную гору знаний.

[U-17]

wrest в сообщении #1174891 писал(а):

U-17 в сообщении #1174878 писал(а):

Так и не понял почему он неудачный.

Потому что "ток" это движение зарядов, а заряды в "токе смещения" не двигаются. Электроны с одной обкладки конденсатора на другую не перепрыгивают.

А как тогда лучше называть это явление?

U-17 в сообщении #1174878 писал(а):

Чисто магнитного поля ведь не существует, если я не ошибаюсь.

[/quote]
Смотря что этим называть. Вот есть постоянный магнит, у него "чисто магнитное" поле или нет?
Но ведь магнитное поле постоянного магнита вызвано орбитальными микротоками атомов железа. А чисто электрическое поле (электростатическое, потенциальное) образовано только зарядами.

[rustot]

Нет, это вы воспроизводите представления 19 века о орбитальном движении. Но без разницы чем оно вызвано - эта компонента электромагнитного поля при этом есть, а электрическая нулевая, "чисто магнитное поле"

[Munin]

U-17 в сообщении #1175167 писал(а):

Но ведь магнитное поле постоянного магнита вызвано орбитальными микротоками атомов железа.

В том-то и дело, что нет. Хотя во многих учебниках для начинающих эту картинку изображают, и она частично помогает что-то понять, но действительности она не соответствует. Причина постоянного магнетизма - квантовая физика и спин электрона. На классическом уровне не остаётся ничего лучше, как признать, что каждый электрон есть "постоянный магнитик", безо всяких токов.

[arseniiv]

U-17 в сообщении #1175167 писал(а):

А как тогда лучше называть это явление?

А зачем его называть как-то по-другому, чем то, чем оно является — изменение заряда конденсатора. «Ток через» конденсатор — это всегда просто изменение заряда его обкладок. Ну так ничего больше и не нужно.

[wrest]

U-17 в сообщении #1175167 писал(а):

А как тогда лучше называть это явление?

Продолжать называть "током смещения" (т.к. это устоявшийся термин), но иметь в виду, что это не электрический ток в смысле движения электрических зарядов в этом конкретном месте (например между обкладками конденсатора в вакууме).

[rustot]

Если где то находятся заряды, "привязанные" некими силами упругости к постоянному месту, а под действием сил со стороны поля лишь смещаются от этого места на расстояние пропорциональное приложенной силе, то для них можно ввести величину $\vec{P} = \rho\vec{dr}$ этого смещения, а значит плотность тока таких зарядов равна $\vec{j} = \rho\vec{v} = \frac{d}{dt}\vec{P}$. Если выделить эту подгруппу зарядов ("заряды диэлектриков") с таким поведением из общей массы зарядов, описываемых в уравнениях Максвелла через $\rho$ и $\vec{j}$, то уравнения примут вид

$\nabla\vec{E} = 4\pi\rho = 4\pi\rho' -4\pi\nabla\vec{P}$
$\nabla\times\vec{B} = \frac{4\pi}{c}\vec{j} + \frac{1}{c}\frac{\partial}{\partial t}\vec{E} = \frac{4\pi}{c}\vec{j}' + \frac{4\pi}{c}\frac{\partial}{\partial t}\vec{P} + \frac{1}{c}\frac{\partial}{\partial t}\vec{E}$

С учетом вышеупомянутой пропорциональности $\vec{P} = k\vec{E}$ это можно записать короче

$\nabla(1+4\pi k)\vec{E} = 4\pi\rho'$
$\nabla\times\vec{B} = \frac{4\pi}{c}\vec{j'} + \frac{1}{c}\frac{\partial}{\partial t}(1+4\pi k)\vec{E}$

А лично у Максвелла возникла оригинальная идея. Если кроме тех зарядов что мы наблюдаем и можем измерить, существуют еще невидимые и необнаружимые заряды, с поведением как у зарядов диэлектрика, но при этом ведущие себя подобно несжимаемой жидкости $\nabla\vec{P}'=0$ (потому и необнаружимые) и для которых $k = \frac{1}{4\pi}$, то мы можем и вовсе выкинуть $\vec{E}$ из последнего уравнения, заменив его на смещение этих невидимых зарядов

$\nabla\times\vec{B} = \frac{4\pi}{c}(\vec{j'} + \frac{\partial}{\partial t}(\vec{P}+\vec{P}'))$

Вот это совместное движение и зарядов настоящих диэлектриков и зарядов "невидимого диэлектрика" Максвелл и назвал током смещения. Как и любая принципиально необнаружимая сущность, невидимый диэлектрик из физики исчез, а термин остался, и используется для обозначения величины $\frac{\partial}{\partial t}(4\pi\vec{P} + \vec{E})$

Поэтому величину $\frac{\partial}{\partial t}\vec{P}$ может и "логично" было бы называть током смещения, но неправильно, термин занят