Электрический ток

[мат-ламер]

Электроны уходят с ближайшей к заряду поверхности шара на противоположную сторону.
Если $s$ много больше $R$, то задача сильно упрощается.

-- Пн мар 11, 2013 21:51:46 --

У меня гитпотеза. Количество перешедших электронов на одном объёмном угле, пересекающим шар, одинаково. А общее их количество определить из равенства нулю поля в центре шара.

[Pineapple]

А электрическое поле создаваемое зарядом бесконечное?

[мат-ламер]

Pineapple в сообщении #694238 писал(а):

А электрическое поле создаваемое зарядом бесконечное?

По-любому, электрическое поле заряда, находящееся в ближайшей окрестности Земли, не распространяется дальше размеров видимой части Вселенной.

[rustot]

если в проводник засунуть лишний электрон то все остальные электроны от него силами кулона отталкиваются и стремятся от него отодвинуться (а протоны притягиваются, но они свободно двигаться не могут), но слегка отодвинувшись они уплотняются во всех местах и уже там отталкивются друг от друга, в итоге все устаканивается на некотором новом распределении электронов в проводнике, где все силы отталкивания каждого от каждого оказываются взаимно скомпенсированными.

если теперь с другого края проводника один электрон убрать, то он перестанет отталкивать соседние, они рванут на его место но будут остановлены силами отталкивания друг от друга, в итоге опять все электроны проводника подвинутся до обретения равновесия

таким образом изъяв один электрон с одного края проводника и добавив один электрон с другого края мы заставили практически все электроны проводника чуть подвинуться в сторону изъятия. ну как в герметичный бак с водой вдавить еще одну каплю - это быстренько повысит давление по всему объему бака и выдавит каплю где-то в другом месте где есть дырочка

два провода в розетке нужны чтобы из подключенного устройства в одном месте электроны изымать а в другом добавлять. если запитать по одному проводу, то удастся затолкать или изъять совсем немного электронов прежде чем образовавшаяся из за их избытка или недостатка сила кулона прекратит этот процесс

[Amw]

rustot в сообщении #694406 писал(а):

два провода в розетке нужны чтобы из подключенного устройства в одном месте электроны изымать а в другом добавлять. если запитать по одному проводу, то удастся затолкать или изъять совсем немного электронов прежде чем образовавшаяся из за их избытка или недостатка сила кулона прекратит этот процесс

Два провода нужны потому, что ЛЮБОЙ ток ВСЕГДА течет ТОЛЬКО по замкнутому контуру и если мы подключим лишь один провод, то в нашем контуре образуется последовательно включенная очень маленькая емкость между второй клеммой розетки и второй клеммой нагрузки. Ток будет исчезающе мал...

[rustot]

Amw в сообщении #695851 писал(а):

образуется последовательно включенная очень маленькая емкость между второй клеммой розетки и второй клеммой нагрузки

причем эта емкость будет расти по мере удаления от розетки :) не распространяйте удобный расчетный формализм для электрических схем на сами процессы. тем более в данном случае формальным описанием будет не конденсатор между телом и второй дыркой в розетке, а конденсатор на "общий провод" (абстрактную бесконечную охватывающую сферу) и конденсатор от второй дырки на тот же общий провод. что на единственный конденсатор можно заменить только при отсутствии других участников

"ток смещения" это чистая формальность, которая возвращает замкнутость тока туда где его нет. "поток электрической индукции из объема" - это заключеный в объеме заряд, поэтому "скорость изменения потока электрической индукции из объема" (aka "ток смещения из объема") - это скорость изменения заряда, втекающий ток. ток смещения из объема это втекающий в него ток, изменение заряда равно изменению заряда, масло масляное. но теперь "цепь замкнута"

[Amw]

rustot в сообщении #695913 писал(а):

причем эта емкость будет расти по мере удаления от розетки

Будет уменьшаться.

rustot в сообщении #695913 писал(а):

не распространяйте удобный расчетный формализм для электрических схем на сами процессы.

Этот "удобный формализм" и есть сам процесс. Однопроводного тока не существует. Любая цепь по которой течет ток замкнута, если не гальванически, то через емкость.
Возьмем источник тока с клеммами, расположенными очень близко. Токи на клеммах такого источника всегда равны не зависимо от того, что к ним подключено... Потому, что "вытекающий" ток ВСЕГДА возвращается.

rustot в сообщении #695913 писал(а):

"ток смещения" это чистая формальность, которая возвращает замкнутость тока туда где его нет.

Это ток изменения заряда емкости, он ЕСТЬ на обеих "клеммах" конденсатора, а не на одной.

[rustot]

Amw в сообщении #696132 писал(а):

Это ток изменения заряда емкости, он ЕСТЬ на обеих "клеммах" конденсатора, а не на одной.

ну если любое место где ток прерывается и начинает копиться заряд, хоть оно одно, хоть два, хоть семь, назывть "обкладкой конденсатора", то да. электронная пушка на луне пуляет электроны в бесконечность и положительный потенциал луны непрерывно растет. будет однообкладочный конденсатор и с этой обкладки по бесконечному проводу утекать ток ;)

[Amw]

rustot в сообщении #696149 писал(а):

...ну если любое место где ток прерывается и начинает копиться заряд...

Ну так расскажите, как по-Вашему потечет ток, если нагрузку с проводами длиной, допустим, 1 метр подключить к источнику. (Коммутация у источника, источник для определенности 100 В, нагрузка 100 Ом)

[rustot]

подключаете один провод, вся система вместе с нагрузкой приобретает потенциал подключенного контакта источника, потенциал каждой точки определяется плотностью заряда в ней и соседних, чтобы изменился потенциал нужно чтобы изменился заряд, чтобы изменился заряд должен протечь ток. если потенциал контакта источника постоянен то после протекания тока задающего потенциал (ток кстати разный во всех участках цепи, а не по кирхгофу, чтоб было по кирхгофу нужно каждый миллиметр контсрукции обозначить своей емкостью на общий провод) ток прекратится, если потенциал источника меняется то будет меняться плотность заряда и течь переменный ток. поскольку плотность заряда для создания потенциала нужна микроскопическая то и ток микроскопический. ну а когда подключите второй контакт источника тогда уже разность потенциалов между соединяемыми концами (то есть разность плотности заряда в них) приведет к току, который будет постоянно поддерживаться откачкой зарядов с одного конца и подкачкой с другого

[Amw]

rustot в сообщении #696196 писал(а):

подключаете один провод...

Давайте пока, чтоб не путаться, подключим оба провода сразу... До нагрузки "далеко" - целых 3 нсек
На каждую клемму источника поставили по амперметру. Что они покажут? При t<3ns, при 3<t<6, при t>6ns ? Как потечет ток?

[rustot]

тут нужно знать не только разность потенциалов но и конкретные потенциалы на контактах источника и потенциал провода до подключения. пусть это будет для простоты +50в,-50в и 0в (или +950, +1050 и +1000. но не допустим 0, 100, 0). в установившемся режиме на проводах должен создаться потенциал +50 и -50, падением можно пренебречь. чтобы в одном сантиметре провода изменить потенциал на 50в нужно изменить его поверхностный заряд 5пКл. то есть прежде чем потечет стабильный установившийся ток, нужно в один провод вкачать а из другого выкачать по 500пКл заряда, тока через нагрузку это не создает, это чисто перераспределение зарядов в проводниках. чтобы назвать ток нужно знать не только заряд но и время за которое он перераспределится, оно в первую очередь определяется инерционностью,
эффектом самоиндукции. в электротехнике этот процесс в проводнике эмулируется кучей последовательных LC цепочек

если проводники расположены близко друг к другу то возникает один интересный дополнительный эффект. появившийся в сантиметре проводника заряд 5пКл не только придает ему потенциал 50в, но и изменяет потенциал в окружающем пространстве, убывающий с расстоянием до проводника. то есть в сантиметр проводника втечет заряд 5пКл, создаст на нем потенциал 50в, а на сантиметре соседнего проводника потенциал 10в (при отсутствии на нем заряда). но в тот сантиметр втек заряд -5пКл, создал на нем свой потенциал -50в а на первом -10в, эти потенциалы сложатся и вместо +50 и -50 они окажутся +40 и -40. чтобы добить их до +50 и -50 нужно вкачать _дополнительный_ заряд. вот именно этот интересный эффект, требующий дополнительного заряда, вызывающий дополнительный ток и называют той самой взаимной емкостью, конденсатором, обкладками. а вы пытаетесь этим частным эффектом объяснить ВСЕ. проводники расположены настолько далеко что практически не меняют потенциал друг друга, а вы называете это конденсатором

[Amw]

rustot в сообщении #696225 писал(а):

но не допустим 0, 100, 0

Почему?
Хорошо. Ещё раз корректирую условие задачи. Один провод подключен "давно", щелкаем выключателем на другом проводе... Какой ток покажут амперметры?

rustot в сообщении #696225 писал(а):

...чтобы назвать ток нужно знать не только заряд но и время за которое он перераспределится...

Очевидно, что время не будет меньше 3 нсек - назовите ток в этом случае.

[rustot]

Amw в сообщении #696438 писал(а):

Почему?Хорошо. Ещё раз корректирую условие задачи. Один провод подключен "давно", щелкаем выключателем на другом проводе... Какой ток покажут амперметры?

ну потому-что ток будет тогда асимметричным. конкретно 0,100,0 как раз соответствует ситуации что один конец уже подключен. но пусть будет +50 и -50 как в предыдущем случае и +50 уже подключен

до подключения оба провода имеют потенциал +50 созданный зарядом +500пКл на каждом. после подключения на одном остается тот же потенциал и тот же заряд, на втором заряд становится -500пКл, то есть с него в источник стечет 1нКл заряда, если допустим за 5нс то средний ток в течение 5нс будет 200ма

теперь допустим как в предыдущем случае провода достаточно близко чтобы заряд на одном создавал заметный потенциал на другом. заряд +500пкл создает на соседнем 10в, значит если бы на каждом было по +500пКл то потенциал был бы +60в. а нужно +50 значит в начальном состоянии на проводах будет по +400пКл (округлим). в конечном состоянии если бы было +500 и -500 то потенциалы были бы +-40в, значит в конечном состоянии на проводах должно быть +600 и -600 (округлим). итого на один провод должно втечь 200пКл а с другого вытечь 1000пкл. то есть если это 5нс то токи будут 200ма на подключаемом и 40ма на подключенном.

вот _разница_ между двумя случаеме определяется взаимной емкостью (то есть взаимовлияеним зарядов на потенциал), только про эту разницу можно сказать "потому-что конденсатор", а не про весь эффект. когда провода настолько близко что заряд на одном, создающий на нем потенциал 1в, создает на соседнем 0.99в - вот это настоящий конденсатор, в котором собственной емкостью проводников можно пренебречь. потому-что такое соседство увеличивает ее фактически в 100 раз, но только при условии одновременного помещения разнополярных зарядов на них

[Amw]

rustot в сообщении #696485 писал(а):

ну потому-что ток будет тогда асимметричным

Т.е. Вы утверждаете, что токи на клеммах источника могут быть разные? Прекрасно. Я-то полагаю, что к такому выводу могут привести только ошибочные рассуждения...
Экспериментально это проверить сложно - давайте попробуем хотя бы посчитать.
Конкретно. Два провода диаметром 1 мм, между ними 50 мм, длина 1 м, нагрузка 100 Ом, источник 100 В (пусть в качестве источника большой конденсатор) Что Вам ещё нужно, чтобы посчитать ток на клеммах источника при подключении второго провода? (Первый уже подключен)