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 На страницу Пред.  1, 2, 3
 
 Re: Электрическая схема. Опечатка в ответах или у идея не верна?
Сообщение08.02.2019, 08:26 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/03/08
9538
Москва
oleg_teleg в сообщении #1374044 писал(а):
Если напряжение ноль, а ток пропорционален напряжению, выходит что и ток равен нулю.


Это правильное утверждение применительно к закону Ома. Но он описывает омическое сопротивление. В данном случае напряжение на конденсаторе приводит к образованию заряда на обкладках, разных знаков. Диэлектрик (или вакуум, такие конденсаторы тоже есть, как и воздушные) мешает зарядам встретиться и погасить друг друга. Они вызывают появление напряжения на конденсаторе, $U=\frac Q C$, которое достигает напряжения батареи и направлено встречно. То есть на лампочке напряжение ноль, ток через неё (а он как раз законом Ома описывается) нулевой. Ток в ней появится, когда ключ разомкнут, и конденсатор начнёт разряжаться (и в катушке появится напряжение самоиндукции).

-- 08 фев 2019, 08:28 --

oleg_teleg в сообщении #1374808 писал(а):
Но тут что-то не сходится, не может же быть напряжение не нулем, когда ток ноль?


Как рекомендовал поэт - "гладьте сухих и чёрных кошек!". Вот статическое напряжение на кошке (а также на электрофорной машине или просто на натёртой тканью стеклянной или эбонитовой палочке) как раз "напряжение без тока". Пока не стукнет, в смысле не разрядится статика через проводник, например, человеческое тело.

-- 08 фев 2019, 08:34 --

oleg_teleg в сообщении #1374808 писал(а):
А катушка и лампа, резистора, они влияли на напряжение на конденсаторе? Вот это я пока что не понимаю.


В установившемся режиме лампа не влияет, поскольку влияют по закону $U=IR$, а в установившемся режиме напряжение на заряженном конденсаторе равно напряжению батареи, и ток через лампу не течёт. Во время установления влиять будет, но исключительно на время установления. Катушка и подключенный к ней резистор не влияют, потому что подключены параллельно и напряжение на них точно то же, что на той ветви, где конденсатор и лампа (тут надо учесть, что батарейка "идеальная", всегда даёт одно напряжение, при расчётах с реальными батарейками приходится учитывать их внутреннее сопротивление, благодаря которому снимаемое с неё напряжение меньше Э.Д.С, это падение пропорционально току, и в этом случае учитывать наличие параллельной ветви, с катушкой и резистором, придётся).

-- 08 фев 2019, 08:36 --

oleg_teleg в сообщении #1374808 писал(а):
Только математически разобрался, но не физически.


Тут ещё такая тонкость. Чисто математически время установления бесконечно. Поскольку по мере приближения напряжения на конденсаторе к напряжению батареи скорость зарядки снижается. Но с практической точки зрения очень быстро это отклонение, напряжения на конденсаторе от напряжения на батарее, станет ниже точности измерений.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электрическая схема. Опечатка в ответах или у идея не верна?
Сообщение09.02.2019, 16:12 


03/02/19
18
Спасибо! Теперь разобрался. Теперь я понял как работает эта цепь, только конденсатор в ней является "черным ящиком" для меня. Я понимаю, что сначала черный ящик проводит ток, после в некоторый момент перестает. А то, что происходит внутри этого черного ящика, понимаю не до конца. А именно, если между пластинами диэлектрик, как конденсатор проводит ток? Пластины между собой соединены?
Да, я понял, что напряжение на конденсаторе приводит к образованию заряда на обкладках, разных знаков. А максимальный заряд конденсатора - это модуль суммарного заряда электронов на одной из пластин? Когда конденсатор заряжается, получается, что ток передается через диэлектрик? Как именно проходит ток? Для меня это пока что чудеса=)

 Профиль  
                  
 
 Re: Электрическая схема. Опечатка в ответах или у идея не верна?
Сообщение09.02.2019, 17:24 
Заслуженный участник


20/08/14
11172
Россия, Москва
Может проще будет рассмотреть аналогии? Например с водой: представить конденсатор как две банки с водой (его обкладки), внешнюю цепь как трубу между банками, источник ЭДС (батарейку) как насос в этой трубе (а резистор или лампу - как вентилятор от крыльчатки в трубе). Тогда ток это движение воды, напряжение на конденсаторе - разница уровней воды в банках (обкладках конденсатора). И при заряде и разряде конденсатора вода (ток) идёт по трубе (внешней цепи), но не идёт непосредственно через зазор между банками с водой (обкладками конденсатора).
При заряде насос тратит свою энергию для перекачки воды между банками (обкладками), при разряде разница уровней воды (напряжение) расходуется на работу вентилятора от крыльчатке (тепло или свет на резисторе или лампе).
А ещё можно воду заменить кучей мелких шариков (типа электронов), будет ещё чуточку вернее.
Это очень вольное описание, но основную часть происходящих процессов иллюстрирует достаточно верно и главное наглядно и понятно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электрическая схема. Опечатка в ответах или у идея не верна?
Сообщение09.02.2019, 17:29 
Аватара пользователя


27/02/12
3714
oleg_teleg в сообщении #1374976 писал(а):
только конденсатор в ней является "черным ящиком" для меня. Я понимаю, что сначала черный ящик проводит ток, после в некоторый момент перестает. А то, что происходит внутри этого черного ящика, понимаю не до конца. А именно, если между пластинами диэлектрик, как конденсатор проводит ток? Пластины между собой соединены?


Между пластинами никакого переноса заряда нет. Ток течет по проводам, которые соединены с пластинами.
По одному проводу заряды перетекают на пластину, к которой он (провод) подсоединен, а по другому стекают
с другой пластины. Этот ток в проводах и называют током через конденсатор.

Если пластины соединены между собой через источник ЭДС, то ток (по проводам) будет течь до тех пор,
пока разность потенциалов между пластинами (из-за накопившихся зарядов - положительного на одной
пластине и отрицательного на другой) не станет равной ЭДС источника. На этом процесс закончится.

Если же заряженный конденсатор соединить с катушкой, то возникают колебания, обусловленные
явлением электромагнитной индукции. Конденсатор разряжается через катушку, и его энергия электрического поля
превращается в энергию магнитного поля катушки, потом катушка "разряжается" и возвращает энергию конденсатору.
Эти колебания постепенно затухают из-за наличия активного сопротивления проводов
(электромагнитная энергия превращается в тепловую).
Механическим аналогом этого процесса является колебание жидкости в U-образной трубке.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электрическая схема. Опечатка в ответах или у идея не верна?
Сообщение09.02.2019, 22:49 


03/02/19
18
Dmitriy40 в сообщении #1374994 писал(а):
Может проще будет рассмотреть аналогии?

Аналогию я понял, но как именно электроны перемещаются - вот этого не понял. Понял, что под действием источника тока на пластинах образуются заряды разного знака, которые создают разность потенциалов между обкладками, но как же поток электронов распространяется? Допустим, что на пластине 1 электронов больше, чем на пластине 2, потому пластина 1 заряжена -, пластина 2 +. Электроны стремятся двигаться от пластины 1 на пластину 2. Но им мешает диэлектрика. Они же не говорят "расходимся, нам не пройти", они же не могут телепортироваться. Извините за глупые вопросы, но правда что-то не могу разобраться...Много всего прочитал про конденсатор, но тщетно. Аналогии понял. Но этот вопрос пока что тупиковый для меня...

-- 09.02.2019, 22:51 --

miflin в сообщении #1374996 писал(а):
Между пластинами никакого переноса заряда нет. Ток течет по проводам, которые соединены с пластинами.
По одному проводу заряды перетекают на пластину, к которой он (провод) подсоединен, а по другому стекают
с другой пластины. Этот ток в проводах и называют током через конденсатор.

То есть электроны не перемещаются, между обкладками, а ток в цепи идет, телепортируясь?) Я пока что так это воспринимаю, извините за глупость мою...

 Профиль  
                  
 
 Re: Электрическая схема. Опечатка в ответах или у идея не верна?
Сообщение10.02.2019, 03:42 
Заслуженный участник


20/08/14
11172
Россия, Москва
oleg_teleg в сообщении #1375052 писал(а):
Понял, что под действием источника тока на пластинах образуются заряды разного знака, которые создают разность потенциалов между обкладками, но как же поток электронов распространяется?
По проводам, которыми соединены обкладки конденсатора (и источник ЭДС). Не по диэлектрику в зазоре конденсатора. Ток начинается на одной обкладке, проходит по проводу до источника ЭДС, затем по второму проводу до другой обкладки - и всё. Через сам конденсатор ток не идёт, перемещающиеся источником ЭДС электроны забираются и оседают на обкладках конденсатора и именно эта их разница (в штуках) и создаёт заряд конденсатора и напряжение на нём. Я же это ясно показал по аналогии с водой из одной банки в другую через трубу с насосом, но не воздуху из банки в банку, а Вы говорите поняли ...
Ещё раз: электроны (и ток) по диэлектрику зазора конденсатора не идут, они идут лишь по проводам внешней цепи.

Но, если не углубляться в тонкости и смотреть на конденсатор снаружи, то пока напряжение на конденсаторе (и его заряд) не скомпенсированы - покажется что ток в одну обкладку конденсатора втекает, а точно такой же ток вытекает из другой обкладки, замыкая контур тока во всей цепи. И удобно считать что ток идёт через конденсатор, заряжая или разряжая его, хотя на самом деле он разорван диэлектриком зазора конденсатора. В электрических схемах обычно не интересует как там именно устроен конденсатор, важно понять как он влияет на остальную схему, какой ток пропускает, какой заряд накапливает или отдаёт, какое напряжение на нём, (какие у него паразитные параметры если чуть глубже изучать). Ровно как и резистор, ведь не изучаете же как именно там электроны проталкиваются ручейком через болото проводника, главное что есть сопротивление с законом Ома и этого достаточно. Т.е. удобно рассматривать элементы схемы как некие чёрные ящики, внутреннее устройство которых не интересно, а интересно лишь как они выглядят снаружи. А конденсатор снаружи выглядит как будто пропускает через себя ток, но не по закону Ома и не всегда, а лишь пока не зарядится или не разрядится (переменный ток пока забудем). Но на самом деле ток в нём разорван и не идёт.

-- 10.02.2019, 03:48 --

oleg_teleg в сообщении #1375052 писал(а):
То есть электроны не перемещаются, между обкладками, а ток в цепи идет, телепортируясь?)
Ток это не нечто жесткое и неразрывное, это лишь упорядоченное движение электронов (носителей заряда). Будут они перемещаться - будет и ток, не будут - не будет и тока. А электроны через диэлектрик зазора конденсатора не двигаются, они оседают/накапливаются на одной обкладке и забираются с другой. Вот и ток доходит до одной обкладки и прекращается, а из другой снова начинается точно такой же и уходит во внешний провод. Снова повторю про аналогию с двумя банками с водой, ну не телепортируется же вода из банки в банку, однако во внешней трубе ток (воды) есть.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электрическая схема. Опечатка в ответах или у идея не верна?
Сообщение10.02.2019, 05:18 


03/02/19
18
Dmitriy40 в сообщении #1375066 писал(а):
Ток начинается на одной обкладке, проходит по проводу до источника ЭДС, затем по второму проводу до другой обкладки - и всё.

Спасибо! Вот теперь я все отлично понял. Я просто не догадался, что может быть именно так, что "начинаться" поток электронов будет идти по такому маршруту, я видел, что вы написали "внешняя цепь", но вот не понимал - причем здесь она, а теперь уже понял! Ура! Проводя аналогию с водой, я не придал особого значения словам про батарейку. C водой представлял себе такую схему 1, а надо было 2.
Изображение

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 37 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3

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