Выделение энергии при прохождении тока

[Sergei32]

Приветствую. Т.к. не хочу создавать новую тему, то опишу свой вопрос в этой. Тем более, что она по названию вполне для него подходит.

Вопрос в том - как именно, засчет чего именно происходит выделение энергии т.е. работа при прохождении электрического тока. Ну скажем, через металлический проводник. Если обобщить написанное в прочитанных книгах и различных интернет-статьях, то можно утверждать - работа происходит при преодолении напряжением сопротивления проводника, в процессе которого происходит столкновение электронов с другими частицами (атомами, анионами, надо полагать) вещества проводника. Но тут есть нестыковочка. Если, например, сопротивление уменьшается - то мощность-работа тока увеличивается. Математический смысл здесь мне понятен, не совсем ясен смысл физический. Если работа происходит от преодоления сопротивления - то почему же тогда она увеличивается пропорционально уменьшению последнего? И, наоборот - уменьшается при увеличении сопротивления...
У меня есть на этот счет догадка, и я прошу вас ее подтвердить либо обоснованно опровергнуть. А догадка в том, что работа происходит не от преодоления сопротивления, а как-раз после его преодоления - от передачи кинетической энергии электронов атомам вещества, в результате чего и происходит нагрев. Т.е. после преодоления сопротивления, удерживающего электроны, они начинают как-бы разгоняться электрическим полем, передавая энергию друг-другу по цепочке и окружающим атомам. После преодоления сопротивленя у электрона есть некая "разгонная полоса", на которой его разгоняет поле, пока он не "врежется" во что-нибудь, чему отдаст накопленную разгоном энергию. От преодоления же, собственно, сопротивления, никакая энергия не выделяется, и работа электрического тока не происходит, но происходит работа электрического поля. Ну как-то так, ребята. Как обычно, прошу сильно не пинать если чего.

p.s: Вопрос "в небо"...А в чем такая необходимость закрывать темы, например такие как эта:
https://dxdy.ru/topic125544.html
?
Уже не в первый раз созданные мною темы закрываются по причине вида "ну все, хватит уже, наобсуждались, все уже разжевано". А если все-таки не разжевано, или у кого-либо (в т.ч. у автора темы) возникнут какие-нибудь, соответствующие теме, вопросы? А они скорей всего возникнут, и я буду вынужден открывать новую тему. А зачем было закрывать старую? Там же не 50 или больше страниц, небыло никаких явных намеков на ссору. Ну даже если по последним сообщениям модератор заподозрил появление нехорошей тенденции - почему сначала не объявить предупреждение, ну например типа "хватит флудить, если больше нет вопросов строго по теме - закрою"?...К модератору, как к модератору, собственно вопросов никаких нет - я и без того знаю ответ и понимаю его причины. Мне интересно, что об этом думают форумчане (в т.ч. модератор как обычный форумчанин). Мне вот кажется, что рациональных оснований строгой необходимости закрывать тему не было - может, впрочем, кто-то их мне подскажет...

[Pphantom]

Sergei32, предупреждение за обсуждение модерирования в тематическом разделе.

[nds]

Sergei32,
если вам понятен математический смысл работы, не могли бы вы изложить всё вышесказанное в формулах. Как то не совсем понятно, как у вас там работа зависит от сопротивления.
К сожалению у нас уже ночь и я не очень соображаю.

[warlock66613]

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

Если работа происходит от преодоления сопротивления - то почему же тогда она увеличивается пропорционально уменьшению последнего?

Просто у вас самый первый посыл неправильный. Вот этот:

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

работа происходит при преодолении напряжением сопротивления проводника

Это просто бессмысленный набор слов.

-- 07.04.2018, 23:25 --

А вот то, что выделение тепла происходит из-за перехода кинетической энергии электронов в тепловое движение ионов при соударениях — это правильно, это основная идея классической теории электропроводности.

[Sergei32]

nds в сообщении #1302437 писал(а):

Sergei32,
если вам понятен математический смысл работы, не могли бы вы изложить всё вышесказанное в формулах. Как то не совсем понятно, как у вас там работа зависит от сопротивления.
К сожалению у нас уже ночь и я не очень соображаю.

Извините, но что там может быть не понятно. Я коды формул пока не умею писать, так что: "работа прямо пропорциональна квадрату напряжения, и обратно пропорциональна сопротивлению".

-- 07.04.2018, 21:41 --

warlock66613 в сообщении #1302439 писал(а):

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

Если работа происходит от преодоления сопротивления - то почему же тогда она увеличивается пропорционально уменьшению последнего?

Просто у вас самый первый посыл неправильный. Вот этот:

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

работа происходит при преодолении напряжением сопротивления проводника

Это просто бессмысленный набор слов.

-- 07.04.2018, 23:25 --

А вот то, что выделение тепла происходит из-за перехода кинетической энергии электронов в тепловое движение ионов при соударениях — это правильно, это основная идея классической теории электропроводности.

Что значит "у меня"? У меня другая теория не сей счет, я ее попытался изложить. Вопрос в том - верна она или нет. И если верна, то возможно имеется еще несколько вопросов касательно механики происходящего.

[warlock66613]

Sergei32 в сообщении #1302441 писал(а):

У меня другая теория не сей счет

Эта "ваша" теория изложена в учебниках, так что она не совсем ваша. А вот следующее — исключительно ваше "изобретение":

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

можно утверждать - работа происходит при преодолении напряжением сопротивления проводника

[Sergei32]

Как скажете. А на поставленные вопросы есть возможность ответить?

[warlock66613]

Sergei32 в сообщении #1302463 писал(а):

А на поставленные вопросы есть возможность ответить?

Я перечитал ваше сообщение и нашёл вопросов. Но, полагаю, будет полезно выделить неверные утверждения (потому что правильна у вас только основная идея).

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

Т.е. после преодоления сопротивления, удерживающего электроны

Электроны никто не "удерживает". Просто они сталкиваются с некоторыми объектами. (В классической теории — с ионами, в более правильной квантовой — с немного другими вещами (о них говорилось в этой темене, не в этой), но вам хотя бы с классической теорией разобраться.)

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

они начинают как-бы разгоняться электрическим полем

Это правильно. И даже "как бы" тут не нужно.

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

передавая энергию друг-другу по цепочке и окружающим атомам

С какой стати электроны будут передавать энергию друг другу, да ещё и по цепочке? Чтобы передать энергию окружающим ионам, электрон должен с ними столкнуться. Но у нас пока электрон, как вы выражаетесь, на "разгонной полосе".

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

От преодоления же, собственно, сопротивления

Это, видимо, главная ошибка: нет никакого "сопротивления", которое нужно было бы преодолевать. Если вы говорите об электрическом сопротивлении, то тут надо использовать одно из двух описаний происходящего: либо феноменологическое описание, где проводник — это такая штука. обладающая электрическим сопротивлением, либо более детальное микроскопическое, где мы говорим об ионах, электронах, соударениях и т. д., но не всё вместе. И задача второго описания как раз в том, чтобы объяснить, что такое "сопротивление" на микроуровне, как он возникает.

[Sergei32]

Так что же представляет из себя электрического сопротивление на микроуровне, как оно работает? Насколько я представляю, электроны имеют очень малый размер по сравнению с атомами - соответственно не очень ясно, что именно оказывает им сопротивление, с чем они сталкиваются.

-- 08.04.2018, 00:13 --

Главное, что меня тут смущает, это что сопротивление току обосновывается столкновением электронов с чем-то (видимо с атомами), и работа тока обосновывается тоже столкновением (очевидно, что тоже с атомами).

Цитата:

С какой стати электроны будут передавать энергию друг другу, да ещё и по цепочке? Чтобы передать энергию окружающим ионам, электрон должен с ними столкнуться. Но у нас пока электрон, как вы выражаетесь, на "разгонной полосе".

Так я вижу пока распространение электрического поля по проводнику. Из полюса источника элекроны неким образом передают энергию электронам на конце подключенного провода, а те передают эту энергию дальше. Передается эта энергия посредством поля - поле одного, "активного" электрона воздействует на поле другого "пассивного", отталкивая его от себя (одноименные заряды отталкиваются). Если это не так, то совершенно не понимаю каким образом со скоростью света (ну или близким к ней скоростям, зависящим от особенностей проводника) распространяется электрическое поле по проводнику.

Может все не так, я не знаю, но пытаюсь понять. За тем эти вопросы и задаю. Я знаю о том, что есть электроны, протоны, нейтроны, атомы, ионы, электронные орбиты с вращающимися по ним с различной энергией электронами. Знаю про электрическое поле, возникающее вокруг эл. заряда и про магнитное поле, возникающее вокруг движущегося в пространстве эл. заряда. Естественно, что "знаю" я это на уровне, ну скажем, 7-8, может 9, классов средней школы. В соседней теме мне вроде бы объяснили, что такое электрический потенциал и напряжение, по крайней мере я исхожу из того, что это я тоже знаю. Может кто-нибудь объяснить, исходя из взаимодействия этих сущностей, как устроено электрическое сопротивление, как именно распространяется электрическое поле и возникает ток, и как происходит работа этого тока?

[warlock66613]

Sergei32 в сообщении #1302466 писал(а):

Главное, что меня тут смущает, это что сопротивление току обосновывается столкновением электронов с чем-то (видимо с атомами), и работа тока обосновывается тоже столкновением (очевидно, что тоже с атомами).

А чего тут смущаться, когда это одно и тоже? Сравните: трение, с одной стороны, вызывает силу, тормозящую движение, а с другой стороны — приводит к выделению тепла.

[Sergei32]

Если трение очень мало - тепла не будет. А если эл. сопротивление очень мало - наоборот, тепла очень много по сравнению с тем, когда это трение было велико.

[arseniiv]

Sergei32 в сообщении #1302476 писал(а):

А если эл. сопротивление очень мало - наоборот, тепла очень много по сравнению с тем, когда это трение было велико.

Только в цепи из источника напряжения и сопротивления. А в цепи с источником тока будет мало. (Источник напряжения поддерживает напряжение между своими выводами постоянным, источник тока поддерживает постоянной силу тока, проходящего через него. Реальные источники/генераторы могут быть близки и к тому, и к другому, а так же далеки от обоих.)

Sergei32 в сообщении #1302476 писал(а):

Если трение очень мало - тепла не будет.

И тут аналогично: если взять большую поверхность трения, можно получить сколь угодно много тепла.

[nds]

Sergei32 в сообщении #1302441 писал(а):

Извините, но что там может быть не понятно. Я коды формул пока не умею писать

(Начнем с того, что электрический ток нельзя увидеть, понюхать, пощупать ...)

Вы желаете понять смысл и обижаетесь, когда вам дают информацию. Смысл находится только у вас в голове. Никто не знает какими образами вы оперируете и никто не сможет вам их "отремонтировать". Нам с рождения, с молоком матери, в голову закладывают информацию, определения: молоко -- белое, стакан -- гранёный. Мы не опровергаем eё -- нам не с чем сравнивать. Мы просто принимаем её и запоминаем. Из маленькой информации складываются складываются большие блоки, образы которые и являются пазлами картины нашего мироздания. Когда пазлов становится много, нам всё сложнее и сложнее создавать из них слаженную картинку. Наше внимание сосредотачивается на сложности, мы ищем новую информацию, зацикливаемся на старой и всё крутим и крутим и пытаемся состыковать недостающие пазлы. Попробуйте проснуться, посмотреть за картину мироздания.

Электрический ток даётся нам как совокупность опытных данных, которые мы объединяем и выражаем формулами.
Я не просто так попросил вас написать формулы. Возможно, пройдёт очень много лет и вас не один раз ударит током прежде чем вы "поймёте" физический смысл формул. Разобраться в формулах форума намного проще. Итак, что такое работа:
$A = U I t = U^2 / R t = I^2 R t$
Ой, сразу нестыковочка -- сопротивление как то непонятно стоит, то сверху то снизу, а вы пишете:

Sergei32 в сообщении #1302420 писал(а):

Если, например, сопротивление уменьшается - то мощность-работа тока увеличивается.

Что то не так в ваших пазлах.

Sergei32 в сообщении #1302466 писал(а):

Я знаю о том, что есть электроны, протоны, нейтроны, атомы, ионы, ...... Может кто-нибудь объяснить, исходя из взаимодействия этих сущностей, как устроено электрическое сопротивление, как именно распространяется электрическое поле и возникает ток, и как происходит работа этого тока?

А вы уверены что "знаете" что такое электроны, протоны....? Вы их видели? Вам просто дали формулы их описывающие.

Ладно, пусть ток это направленное движение заряженных частиц, пусть электронов. Что мы про них знаем? Они взаимодействуют полем. Два электрона отталкиваются друг от друга. И электроны ускоряются и тормозятся в электрическом поле. Ещё, наверно, нужно как то договориться про проводник, который проводит ток. Пусть эта труба прямо "нашпигованная" электронами. Их там так много, кошмар просто. Но, возникнет вопрос: а чё они все не разлетятся то, они же отталкиваются друг от друга? Да. Придётся каждому электрону подсунуть противоположную заряженную частицу, пусть ион. Получается общий заряд трубы равен нулю, и все электроны остаются в трубе. Но, стоит принять что в проводнике электроны "бешенные" и не стоят на месте, но из трубы выйти не могут, потому что для каждого электрона есть ион и они держаться друг за друга. При этом электроны меняются ионами "как перчатками", эти электроны ещё называют свободными.
Теперь предположим, что из проводника сделали электрическую цепь и подключили источник тока. Пусть источник тока просто нам даёт электрон и ускоряет его в сторону проводника. Электрон влетает в наш проводник (трубу с электронами). Но в трубе электроны скомпенсированы ионами, а тут ещё один пришёл, все начинают суетиться... Тут немного сложнее, а что бы электронам в трубе взять и не вытолкнуть лишнего обратно откуда пришёл? Нет, там же поле электрическое. Они "пугаются" и сдвигаются в сторону от нового электрона оставляя ему свой ион. Так передаётся волна "испуга" электромагнитного поля вдоль проводника. Последний электрон просто падает с другого края проводника, а первый занимает своё место вначале. Судьба последнего упавшего не так важна, он может попасть в другой проводник, или в приёмник источника тока. Из источника тока конечно же выходит не один электрон. Так создаётся электрический ток.
Давайте ещё договоримся, что сверхпроводники не будем рассматривать. Пусть каждый проводник обладает сопротивлением. Электроны в нашем проводнике постоянно равновесно двигаются (просто меняются своими местами). Как только новый электрон вносит возмущение, в равновесное движение вносится чуть чуть беспорядка, "испугавшийся" электрон может столкнуться с ионом или атомом передав ему свою энергию. Эта переданная энергия и есть тепло. Степень вносимого "беспорядка" и характеризуется сопротивлением проводника.
Вот примерно так ток и работает разогревая проводник.

Но это в моём воображении. На сколько это должно быть понятно для вас? Уж очень много определений, которые можно "понимать" разносторонне.

[Sergei32]

Конечно, я знаю, что такое электроны и протоны. Они находятся внутри вещества. Маленькие хлопья-электроны летают вокруг большого шара-ядра. Внутри этого ядра сидят нейтроны с протонами, сжатые вместе, как орехи в скорлупе. Я их не вижу, потому что они все очень маленькие.
Это была шутка. Мне захотелось пошутить потому, что Вы так говорите, как-будто сами представляете внутреннее устройство вещества и электрический ток как-то координально по другому. Будто в Вашем воображении при любой мысле об электрическом токе возникает картинка с формулой закона Ома или какой-нибудь еще математической формулой. Нет, думаю, что все мы (люди) оперируем образами: шариками разных размеров и цветов, "туманами" полей, и т.п.Может Вы представляете какие-то иные сущности, более "правильные" с квантовой или еще какой позиции...Ну так расскажите про них пожалуйста.

А где нестыковка приведенных Вами формул с моей формулировкой? Я вижу, что во всех формулах мощность и работа обратно пропорциональны сопротивлению.

Спасибо, что поделились картиной из своего воображения. Только ничего нового мне не открылось. Разве не это, собственно, я и описывал?

Короче, поскольку никаких явных опровержений моим, пусть и сумбурным, утверждениям не последовало - буду считать, что я таки прав. Электрическое сопротивление - это задерживание электронов, получивших импульс, атомами, стоящими на пути - при преодолении этого сопротивления тепла не выделяется. Как только электрон набирает некую скорость и уже на скорости врезается в атом - вот тут то и происходит нагрев. А сам импульс - эл. поле распространяется практически мгновенно, по аналогии распространения давления в трубе с водой. Как-то так.

[Pphantom]

Выделено из «Пример по з-ну Джоуля-Ленца из учебника по электротехнике»