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
 
 Физика конденсатора
Сообщение13.06.2021, 19:23 
Аватара пользователя


12/05/12
159
Hi, All!

Какой-то ступор, не могу сообразить
Какова физика процесса заряда конденсатора?

Вот есть такая картинка из интернета.
Изображение

Ну допустим конденсатор разряжен, потенциалы обкладок равны.
Потом в такой цепи замкнули выключатель.
Изображение

Пошел ток U/R в первый момент времени.
Как при этом начали заряды по обкладкам распределяться? Откуда вообще "емкость" взялась? Ну проводник и проводник, что там электроны пошли заполнять, откуда в обкладках "пустое место"?

 Профиль  
                  
 
 Re: Физика конденсатора
Сообщение13.06.2021, 20:01 
Аватара пользователя


07/03/16

3167
diakin в сообщении #1522549 писал(а):
Откуда вообще "емкость" взялась? Ну проводник и проводник, что там электроны пошли заполнять, откуда в обкладках "пустое место"?

Плюс притягивается к минусу. Главное дать побольше места для плюсов и минусов, поэтому общая площадь обкладок гораздо больше геометрической. А еще хорошо позволить минусу (электронам) поближе подходить к плюсу, чтобы сила взаимодействия увеличивалась. Тоньше всего - двойной электрический слой - на нем делают ионисторы с огромной емкостью. Поверхностный слой оксидов - толще, но тоже тонкий - на нем делают электролитические конденсаторы. Еще толще слои полимеров типа полипропилена или фторопласта - ими прокладывают обкладки из рулона фольги.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физика конденсатора
Сообщение13.06.2021, 20:08 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/09
7134
diakin в сообщении #1522549 писал(а):
Ну проводник и проводник, что там электроны пошли заполнять

Свободные энергетические уровни.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физика конденсатора
Сообщение13.06.2021, 21:14 
Аватара пользователя


12/05/12
159
мат-ламер в сообщении #1522554 писал(а):
diakin в сообщении #1522549 писал(а):
Ну проводник и проводник, что там электроны пошли заполнять

Свободные энергетические уровни.


А причем тут тогда площадь обкладок? А во-вторых, это означает что в проводник всегда можно заливать "еще немножко электронов", пока не заполнятся энергетические уровни? (?)

 Профиль  
                  
 
 Re: Физика конденсатора
Сообщение13.06.2021, 21:47 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/09
7134
diakin в сообщении #1522563 писал(а):
А во-вторых, это означает что в проводник всегда можно заливать "еще немножко электронов", пока не заполнятся энергетические уровни? (?)

"Заливая" электроны, мы совершаем некоторую работу. То есть придаём электронам некоторый потенциал, который ограничен возможностью источника питания. Дальнейшее "залитие" становится всё труднее и труднее, пока не прекратится вовсе.
diakin в сообщении #1522563 писал(а):
А причем тут тогда площадь обкладок?

При заданном потенциале мы на большую площадь можем больше электронов "залить".

Извините, лучше чем в учебнике я всё равно не напишу. Скорее напишу гораздо хуже.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физика конденсатора
Сообщение13.06.2021, 22:13 
Аватара пользователя


12/05/12
159
На учебник, где это есть, можно ссылку? В Ландавшице не увидел.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физика конденсатора
Сообщение14.06.2021, 00:48 
Аватара пользователя


12/05/12
159
А вот, у Савельева есть. )

 Профиль  
                  
 
 Re: Физика конденсатора
Сообщение14.06.2021, 02:54 


17/10/16
4915
diakin
Да, плотность электронов в веществе может быть больше или меньше, чем в электронейтральном веществе. Что тут странного? Вы же знаете, что вещество - это в основном пустота.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физика конденсатора
Сообщение15.06.2021, 16:43 
Аватара пользователя


12/05/12
159
sergey zhukov в сообщении #1522600 писал(а):
diakin
... вещество - это в основном пустота.

Понятно.. да и электроны совсем маленькие )

-- 15.06.2021, 17:48 --

По заряду конденсатора получается как-то так
--------
Электрический ток - это движение заряженных частиц. В проводниках ( в отличие от диэлектриков-изоляторов) часть электронов является свободными и такие электроны могут перескакивать от одного атому к другому. В целом проводник электрически нейтрален - отрицательный заряд электронов компенсируется положительным зарядом ядер атомов.
Чтобы заставить электроны двигаться нужно создать их избыток на одном конце проводника и недостаток на другом. Этот избыток электронов на одном полюсе создает батарейка вследствие протекающих в ней электрохимических реакций.
Когда проводник присоединяется к полюсам батарейки, электроны от полюса, где их избыток, начинают двигаться к другому полюсу, потому что одноименные заряды отталкивают друг друга. Эти свободные электроны движутся внутри проводника по всему объему.
Движение электронов в RC цепи имеет другой характер. Поскольку цепь не замкнута (обкладки конденсатора не соединены друг с другом) постоянный ток в цепи идти не может. Поэтому избыток электронов с полюса батарейки приводит к тому, что проводник теряет электрическую нейтральность. Избыточный заряд q, распределяется по поверхности проводника так, чтобы напряженность поля внутри проводника была равна нулю. Ну это понятно, одноименные заряды отталкиваются и стремятся расположиться подальше друг от друга, то есть на поверхности. Если бы не было резистора R, то перераспределение зарядов по поверхности происходило бы мгновенно. Однако резистор ограничивает ток ( движение зарядов) поэтому перераспределение происходит постепенно. По мере зарядки конденсатора напряжение на нем растет и ток через резистор уменьшается.
Избыточные электроны концентрируются на одной обкладке и создают электрическое поле. Это поле отталкивает электроны, находящиеся на другой обкладке и "проталкивает" их дальше по проводнику к отрицательному полюсу батареи. (Знаки + и - в данном случае берем условно). Таким образом в незамкнутой цепи протекает ток заряда конденсатора. Этот ток не постоянный и уменьшается со временем.
Однако, если в какой-то момент поменять полярность батареи, то ток потечет уже в обратную сторону. Если это переключение делать достаточно часто, так чтобы конденсатор не успевал полностью зарядиться, то в цепи все время будет течь ток, то в одну, то в другую сторону. Это и происходит, когда говорят, что "конденсатор проводит переменный ток".
-----------------

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 9 ] 

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