Поток вне провода

[rustot]

Rishi в сообщении #704559 писал(а):

по крайней мере Фейнман там магнитного поля не рисует. Как тогда там направлен вектор Пойнтинга?

если он изначально ищет циркуляцию по заданному контуру, то зачем рисовать поле в каком то другом месте? по мере приближения к проводнику с током магнитное поле растет, а по мере заглубления в проводник падает. точно так же по мере приближения к конденсатору магнитное поле растет, а когда будем уже между пластинами, то по мере приближения к центру симметрии оно будет уменьшаться

[Munin]

Rishi в сообщении #704624 писал(а):

Но как видим от этого уточнения проблема не решилась.

Видим, что проблема как была, так и осталась надуманной.

[UR4III]

Rishi в сообщении #704584 писал(а):

UR4III в сообщении #702713 писал(а):

Применять там, где он есть! Но только не для постоянного (квазистационарного) тока.

Да, согласен, но беда в том, что ток промышленной частоты считается квазистационарным. Как же тогда описывать потоки энергии в таких широко распространённых цепях?

Давайте начнём с определения. Вектор Пойнтига - вектор плотности потока энергии электромагнитного поля. Т.е. есть истчник ЭМ поля и с помощь ВП можно определить мгновенную мощность поля, проходящую через некоторую поверхность.
Где у постоянного тока ЭМ поле? От того, что в постоянное электрическое поле конденсатора был внесён постоянный магнит образовалось электромагнитное поле?
Поток энергии вне провода - это поток энергии электрического поля! И для постоянного и для переменного тока ВП притянут за уши, так как источники этих токов никак не могут быть отнесены к источникам ЭМ поля.

Одно мне неясно: почему электрическое поле "привязано" к проводнику вне зависимости от его пространственного расположения по отношению к источнику?

[Rishi]

UR4III в сообщении #704915 писал(а):

И для постоянного и для переменного тока ВП притянут за уши, так как источники этих токов никак не могут быть отнесены к источникам ЭМ поля.

Да, я думаю, что само определение ВП может и продуктивно, но используется криво. Поэтому видимо надо вспомнить более понятный в физическом смысле вектор Умова. Что является основной содержательной частью во всем этом деле? Электрический ток. Энергия источника тратится в основном на передачу кинетической энергии электронам, то есть работа совершается в направлении тока и вектор Умова чётко указывает на это, хотя сам Умов возможно об этом и не задумывался. При замыкании цепи поток энергии движется вдоль проводника и частично рассеивается, что наблюдается как нагрев, а затем в нагрузке (например, в лампочке). Оставшаяся энергия возвращается в генератор и внутренние сторонние силы должны восполнить её запас. На переменном токе ЭМ поле движется вдоль границы боковой поверхности проводника. Видимо потому что на этой границе минимальное волновое сопротивление. Причем если провода двухпроводной линии находятся ближе друг к другу, то волновое сопротивление падает. Поэтому если мы используем двухпроводную линию, а не разнесённые на большое расстояние два провода паразитное излучение уменьшаются. Ещё лучше - витая пара. То есть основной эффект на переменном токе - поле "плещется" вдоль линии проводов туда-сюда, что и обеспечивает движение электронов. Если же образуется разрыв провода, то на концах возникает ЭМ излучение и в соответствии с вектором Умова часть энергии попадает с одного конца на другой.
Если мы теперь сведём концы и прикрепим пластины, то получим конденсатор. Очевидно, что и в этом случае вектор Умова будет указывать направление от одной пластины к другой. И лишь незначительный побочный эффект будет за счёт краевого эффекта в конденсаторе. Энергия, запасённая в конденсаторе тоже плещется вдоль цепи, выполняя работу по движению электронов. Это настолько естественно, что намёки на то, что вся энергия конденсатора с помощью ВП отправляется через боковую поверхность куда-то налево кажутся не обоснованными. Другое дело, что Фейнман внутри конденсатора не рисует ЭМ поле в случае квазистационарных токов. Как же тогда энергия может двигаться от одной пластины к другой ?
И тут ему приходится придумать ВП через боковую поверхность конденсатора.

[Munin]

Вектор Умова для электромагнитного поля - это и есть вектор Пойнтинга.

[UR4III]

Rishi в сообщении #705242 писал(а):

Что является основной содержательной частью во всем этом деле? Электрический ток.

А что такое электрический ток в проводнике? Это движение свободных электронов под действием ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. И зачем тогда нужен ВУ-П?
Есть проводник, вдоль него движется ЭП (непонятно, почему оно движется вдоль даже при изгибе проводника), энергия поля потенциальна, переходит в кинетическую энергию движения электронов. ВУ-П - лишняя сущность. Обрезаем?

Rishi в сообщении #705242 писал(а):

При замыкании цепи поток энергии движется вдоль проводника и частично рассеивается, что наблюдается как нагрев, а затем в нагрузке (например, в лампочке). Оставшаяся энергия возвращается в генератор и внутренние сторонние силы должны восполнить её запас.

А величины тока в цепи до и после нагрузки почему-то одинаковы. Как же тратится энергия?

Rishi в сообщении #705242 писал(а):

На переменном токе ЭМ поле движется вдоль границы боковой поверхности проводника.

Я очень сомневаюсь, что при переменном токе энергия переносится ЭМ полем, а не тем же Э полем. Во-первых, источник не вырабатывает ЭМ поле. Магнитная составляющая возникает с возникновением тока. Вначале был ток, а ещё ранее было Э поле. Во-вторых, есть режим холостого хода линии передачи – линия разомкнута на конце. Если энергия переносится ЭМП, то поле по идеи должно вылететь в пространство через разомкнутый конец, например, коаксиального кабеля, а на конце кабеля не должна возникнуть пучность напряжения. Возникает, а вылетевшее ЭМП не обнаруживается.
О невесть откуда взявшихся положительных зарядах в линии я писал ранее.

[DimaM]

UR4III в сообщении #705361 писал(а):

Есть проводник, вдоль него движется ЭП (непонятно, почему оно движется вдоль даже при изгибе проводника),

Непонятно, с чего Вы взяли, что ЭП "движется".

Цитата:

энергия поля потенциальна, переходит в кинетическую энергию движения электронов.

Кинетическая энергия электронов при постоянном токе, вроде, не меняется.

[rustot]

UR4III в сообщении #705361 писал(а):

А величины тока в цепи до и после нагрузки почему-то одинаковы. Как же тратится энергия?

по одной трубе вода от насоса подается куда-то далеко, там крутит турбинку и по второй трубе возвращается в насос. количество воды, проходящей в секунду через сечение и той и другой трубы одинаково, как же тратится энергия насоса? имеет ли отношение кинетическая энергия воды к передаче энергии нагрузке? или она просто передает силу, так же как передает ее грузу веревка, за которую его тянут?

источник эдс совершает работу, вытягивая электроны против сил кулона из одного проводника и заталкивая против сил кулона опять же в другой проводник. в проводе отталкиваясь друг от друга электроны стремятся выравовнять свою плотность и тем передают приложенную с одного конца силу на другой, там эта сила и совершает работу.

[Rishi]

UR4III в сообщении #705361 писал(а):

А что такое электрический ток в проводнике? Это движение свободных электронов под действием ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. И зачем тогда нужен ВУ-П?

Насколько я понимаю в случае переменного тока вдоль поверхности проводника движется бегущая ЭМ волна, а она не может распространятся без магнитной составляющей. В случае постоянного тока в первый момент волна проходит и по всей длине проводника устанавливается
разность потенциалов, поэтому электроны продолжают движение. Так что я бы пока ВП не обрезал, скорее всего он просто не всю энергию учитывает. В этом смысле вектор Умова более универсален, просто, потому что там не сказано конкретно про E и H.

Цитата:

А величины тока в цепи до и после нагрузки почему-то одинаковы. Как же тратится энергия?

Мне кажется rustot привёл хорошую аналогию.

Цитата:

Я очень сомневаюсь, что при переменном токе энергия переносится ЭМ полем, а не тем же Э полем. Во-первых, источник не вырабатывает ЭМ поле.

Ну тут вопрос терминологии, не вырабатывает так возбуждает, но всяко тратит энергию на преодоление волнового сопротивления иначе в конце линии на нагрузке нужный для разгона электронов потенциал электрического поля не установится.

Цитата:

Магнитная составляющая возникает с возникновением тока. Вначале был ток, а ещё ранее было Э поле. Во-вторых, есть режим холостого хода линии передачи – линия разомкнута на конце. Если энергия переносится ЭМП, то поле по идеи должно вылететь в пространство через разомкнутый конец, например, коаксиального кабеля, а на конце кабеля не должна возникнуть пучность напряжения. Возникает, а вылетевшее ЭМП не обнаруживается.

В коаксиале провод и оплётка составляют значительную ёмкость, так что генератор на эту ёмкость нагружен. Есть конечно и отражение от конца линии. Так что мощный генератор на холостом ходу лучше не включать.

-- Чт апр 04, 2013 14:10:08 --

Munin в сообщении #705269 писал(а):

Вектор Умова для электромагнитного поля - это и есть вектор Пойнтинга.

Ну вот, я же только что показал, что это не так. У Фейнмана внутри конденсатора в квазистационарном случае вообще магнитного поля нет, значит нет и вектора Пойнтинга, но при зарядке энергия конденсатора увеличивается.
А при разрядке энергия конденсатора идёт не куда-то там налево, а на перемещение электронов в проводе, например, при замыкании обкладок снаружи. Да и про колебательный контур говорят, что периодически энергия конденсатора переходит в магнитную энергию катушки индуктивности, а не в окружающее пространство. То есть поток энергии "плещется" из конденсатора в подводящие провода и обратно, что вполне соответствует направлению вектора Умова просто потому что он не указал или не успел указать, что этот поток для ЭМ поля определяется именно только полями E и H. Поэтому я бы сказал не поток энергии ЭМ поля, а шире - поток энергии электродинамического поля, который как видим не вполне описывается вектором Пойнтинга.

[rustot]

мне кажется анализировать вектор П в качестве объяснения "вот по какой именно трассе в пространстве энергия из источника поступает в применик" неправильно. взяв поверхность, замкнутую или в виде бесконечной плоскости можно по вектору определить в каком направлении и сколько через эту поверхность проходит энергии суммарно, тут все верно. но не что вот именно через этот кусочек поверхности львиная доля энергии то и прет

скажем одинокий провод с током, без сопротивления. если провод имеет нулевой потенциал то П=0, если положительный потенциал то П сонаправлен с током, если отрицательный то противонаправлен. теперь посмотрим на двупроводную линию, провода заметно удалены друг от друга. если система в целом нейтральна, то есть один проводник имеет отрицательный а другой такой же положительный потенциалы, то все красиво, бОльшая часть П сосредоточена вдоль проводов и направлена в одну и ту же сторону, энергия втекает в приемник вдоль обоих проводов. но если система в целом положительно заряжена? теперь уже получится, что вдоль одного провода энергия втекает, а вдоль другого вытекает, но меньше чем втекает через первый. но действительно ли можно сказать что от изменения суммарного заряда системы должны были так измениться потоки энергии?

или скажем на постоянном магните лежит заряженный конденсатор. какие именно потоки энергии символизирует П?

-- 04.04.2013, 14:33 --

Rishi в сообщении #705534 писал(а):

У Фейнмана внутри конденсатора в квазистационарном случае вообще магнитного поля нет

не стал рисовать не относящееся к вопросу поле. $dE/dt$ в зазоре конденсатора есть, а магнитного поля нет?

[Munin]

Rishi в сообщении #705534 писал(а):

Ну вот, я же только что показал, что это не так.

Говорильня против формул? Это не называется "показал". А то, что одно есть другое, в электродинамике показано формулами.

Так что, прекращайте невежественные речи.

Rishi в сообщении #705534 писал(а):

Поэтому я бы сказал не поток энергии ЭМ поля, а шире - поток энергии электродинамического поля

Электродинамическое поле - есть электромагнитное поле. Пока вы не построили альтернативной электродинамики (а ещё надо доказать, что она не эквивалентна электродинамике Максвелла, и что справедлива).

[Oleger99]

Глаз, что ли замылился, об чем базар-то? По первому сообщению: если в проводе течет постоянный эл. ток, то эл. поля вне проводника нет, а МП есть всюду, кроме оси провода. Вектор П. направлен по радиусу к центру проводника и равен нулю вне проводника и на его оси. Введение в такой ситуации в. П. непротиворечиво, но и не обязательно.

[DimaM]

Oleger99 в сообщении #706023 писал(а):

если в проводе течет постоянный эл. ток, то эл. поля вне проводника нет

Правда что ли? А если сопротивление ненулевое, все равно поля нет?

[UR4III]

DimaM в сообщении #705471 писал(а):

Непонятно, с чего Вы взяли, что ЭП "движется".

Интересный вопрос. Но написать "стоит" я тоже не могу, так как в случае переменного тока изменение напряженности поля распространяется вдоль провода.

rustot в сообщении #705494 писал(а):

по одной трубе вода от насоса подается куда-то далеко, там крутит турбинку и по второй трубе возвращается в насос. количество воды, проходящей в секунду через сечение и той и другой трубы одинаково, как же тратится энергия насоса? имеет ли отношение кинетическая энергия воды к передаче энергии нагрузке? или она просто передает силу, так же как передает ее грузу веревка, за которую его тянут?

Пример хорош, но не работает при объяснении переменного (неквазистационарного) тока. Длинная линия, замкнутая на конце. Из вашего примера следует, что величина тока в любой точке цепи одна и та же, а величина напряжения между проводами постоянна по всей её длине. Однако в линии существуют пучности и узлы тока и напряжения.
Что при постоянном, что при переменном токе работает другой механизм. Электрическое поле вдоль провода складывается из двух полей: «положительного» и «отрицательного», распространяющихся навстречу друг другу от одноимённых клемм источника. Их действие на электроны при постоянном токе совпадает по направлению. Поэтому величина тока до и после нагрузки определяется суммарным воздействием на электроны «свежего» поля от одной клеммы и поля от другой клеммы, отдавшего часть энергии нагрузке.
При переменном токе действие полей зависит от расстояния точки измерения до обоих клемм, чем и объясняется наличие пучностей и узлов тока.

-- 05.04.2013, 12:42 --

Rishi в сообщении #705534 писал(а):

Насколько я понимаю в случае переменного тока вдоль поверхности проводника движется бегущая ЭМ волна, а она не может распространятся без магнитной составляющей.

Приходиться повториться. Чтобы образовалась ЭМ волна, нужно магнитное поле, возникающее при наличии тока в проводнике, который в свою очередь возникает от эл. поля, распространяющегося ВДОЛЬ поверхности проводника, и электрическое поле, вектор которого лежит в плоскости линии передачи и направлен перпендикулярно от одного провода к другому. Это поле может образоваться только при наличии ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ зарядов на продолжительных (полуволновых) участках провода. Почему это невозможно, я писал ранее. Кроме того, из разомкнутого конца линии ЭМ волна почему-то не вылетает?

[rustot]

UR4III в сообщении #706030 писал(а):

Пример хорош, но не работает при объяснении переменного (неквазистационарного) тока. Длинная линия, замкнутая на конце. Из вашего примера следует, что величина тока в любой точке цепи одна и та же, а величина напряжения между проводами постоянна по всей её длине. Однако в линии существуют пучности и узлы тока и напряжения.

работает точно так же. если насос работает то туда то сюда, а длина труб больше периода этих колебаний помноженных на скорость звука, то вы точно так же можете наблюдать силу в конце трубы приложенную в одну сторону когда на входе она приложена уже в другую. а если труба совсем длинная - то можете наблюдать постоянно менающееся направление вдоль трубы

втолкнули в провод пачку электронов, вдоль проводника за счет сил отталкивания их друг от друга пошло движение по их перераспределению, в этот момент эту пачку взяли и вытянули обратно да вдобавок еще одну такую же. пошло движение в обратную сторону. но поскольку в результате самоиндукции процесс этот инерционен, то мы можем наблюдать у начала провода движение в одну сторону, тогда как чуть дальше ранее двигавшиеся электроны только успели остановиться, а еще дальше по прежнему двигаются в прямом направлении. потому-что основная сила на них действует не от тех электронов что засунули или изъяли из конца провода, а от соседних.

именно это "от соседних" и является ответом на ваш вопрос почему поле распространяется вдоль провода. потому-что это поле формируется не изменением плотности электронов у краев провода, а именно изменением их плотности во всем проводе. это не отголоски поля далекого источника питания, это вновь сформированное поле подвинувшимися в проводе электронами

Oleger99 в сообщении #706023 писал(а):

Глаз, что По первому сообщению: если в проводе течет постоянный эл. ток, то эл. поля вне проводника нет

если сопротивление и проводников и нагрузки нулевое - тогда оба проводника имеют одинаковую нулевую плотность заряда по всей длине и электрического поля около проводников нет. тогда нет и движения энергии и вектор П нулевой.