Каким образом напряжению удаётся так быстро распространиться

[dump]

Если говорить о трубе с водой,то правильно, если в трубу с водой докачать несколько литров с водой, то вода тут же выльется с противоположного конца. Если другой конец загерметизирован, то давление в трубе увеличиться именно на величину этих самых литров. Если же на провод попадает несколько электронов от источника тока, то провод становиться заряженным и величина заряда равна именно этим самым электронам. А электроны прибывают медленно. Почему заряд на проводе становиться сразу таким большим?

[ewert]

dump в сообщении #727032 писал(а):

то давление в трубе увеличиться именно на величину этих самых литров.

Почему литров, а не ампер?

[Rishi]

Не, заряд электрона здесь не причём. Заряд только реагирует на поле, которое рапространяется вдоль проводника за счёт энергии источника. При постоянном токе на каждом участке проводника сохраняется определённая разность потенциалов за счёт которой в данном участке проводника электроны двигаются в конец.

[JoAx]

dump в сообщении #727032 писал(а):

Если же на провод попадает несколько электронов от источника тока, то провод становиться заряженным и величина заряда равна именно этим самым электронам. А электроны прибывают медленно. Почему заряд на проводе становиться сразу таким большим?

А вот можно это утверждение, что проводник по которому течёт эл. ток электрически заряжен --- проверить экспериментально?

[UR4III]

Munin в сообщении #726251 писал(а):

А изменение электрического поля распространяется со скоростью света (иногда медленнее, если весь провод погрузить в диэлектрик).

Rishi

Цитата:

Источник электроэнергии создаёт ЭМ поле, которое движется вдоль поверхности проводника к его противоположному концу,

А почему поле распространяется по ПОВЕРХНОСТИ проводника, а не по его "телу".

[pupsik]

Я, конечно, не могу называть себя суперзнатоком, но всё-таки распространение потенциала по проводу - это в первую очередь распространение заряда, точнее, плотности заряда. Например, если у нас провод имеет форму шара, то, когда мы передадим ему потенциал, весь перешедший на шар заряд (а он должен будет перейти) должен будет равномерно распределиться по поверхности шара. И распространится эта зарядовая плотность примерно со скоростью света, потому что у нас есть очень большой запас свободных зарядов (скомпенсированный противоположными зарядами), намного больший, чем тот заряд, который нам нужно передать, например, один килограмм электронов имеет заряд примерно $10^{11}$ Кулон, а это очень много на самом деле, покруче атомной бомбы штучка будет, это значит, что можно имитировать быстрое перемещение зарядовой плотности, двигая сами электроны очень медленно. Например, если у нас линейный длинный провод разбит на участки длины l, и нужно добавить заряд q на каждый такой участок, мы можем взять первый такой участок, перекачать на него заряд q со второго, на второй - заряд 2q с третьего и т.д., все такие операции сделать одновременно, и на каждую операцию у нас будет запас свободных зарядов, всего каждый электрон сдвинется не больше, чем на l. Если бы у нас не было такого запаса свободных зарядов, скомпенсированного противоположными, то нам реально пришлось бы физически перемещать пришедшие заряды по всей длине провода.

[rustot]

Rishi в сообщении #727041 писал(а):

Не, заряд электрона здесь не причём. Заряд только реагирует на поле, которое рапространяется вдоль проводника за счёт энергии источника. При постоянном токе на каждом участке проводника сохраняется определённая разность потенциалов за счёт которой в данном участке проводника электроны двигаются в конец.

а почему оно тогда не распространялось по этому пути когда там проводника не было? почему без проводника оно около контактов быстренько убывало 1/r^2 а с проводником вдруг стало линейно убывать? невозможно же как то изменить уже имеющееся поле, вытянуть его, не трогая создающих его зарядов. можно добавить новое поле от новых зарядов чтобы суммарно оно стало таким каким стало

UR4III в сообщении #727044 писал(а):

А почему поле распространяется по ПОВЕРХНОСТИ проводника, а не по его "телу".

поле (его составляющая вдоль проводника) есть и внутри и снаружи проводника. внутри большое и однородное, снаружи убывающее с расстоянием от проводника. создается переменной поверхностной плотностью заряда вдоль поверхности проводника. этот поверхностный заряд не создает радиальной составляющей поля внутри проводника (снаружи создает) но продольную составляющую внутри создает без проблем. иначе бы ток только по поверхности и тек, чего бы ему течь без поля

JoAx в сообщении #727042 писал(а):

А вот можно это утверждение, что проводник по которому течёт эл. ток электрически заряжен --- проверить экспериментально?

ну вот сделайте два провода с разностью потенциалов 100кв, к ним (или к одному из них) будет притягиваться пыль и может даже бумажки, что указывает на заряд. ток в общем то не при чем, хотя через воздух он течь будет между ними. есть разность потенциалов между участками проводника значит есть разность в плотности зарядов между ними

dump в сообщении #727032 писал(а):

Если же на провод попадает несколько электронов от источника тока, то провод становиться заряженным и величина заряда равна именно этим самым электронам. А электроны прибывают медленно. Почему заряд на проводе становиться сразу таким большим?

почему большим? чтобы изменить потенциал метра проводника на 100в нужно порядка 1нкл (плюс минус разы). за наносекунду после подключения с током 1а столько втечет (а с другого конца не вытечет) а дальше уже будет вытекать столько же сколько втекает

[dump]

При попадании электрона на проводник из источника тока, прибывший электрон отталкивает впереди стоящий, тот впереди стоящий и т.д, в итоге в проводе возникает цепочка "уплотнённых электронов" которая является источником отрицательного электрического поля. И такие цепочки распределяются по всех площади поперечного сечения провода. Чем плотнее цепочка, тем больше напряжённость поля, источаемого её. Плотность цепочки зависит от количества прибывших электронов в эту цепочку, что в свою очередь зависит от скорости прибытия электронов, которая как уже сказано выше очень мала. Значит, чтобы моментально получить большое напряжение на всём проводе, нужно чтобы было много цепочек, т.е. чем больше напряжение, тем больше цепочек распредеёлнных по площади поперечного сечения провода?

[rustot]

dump в сообщении #727058 писал(а):

Значит, чтобы моментально получить большое напряжение на всём проводе, нужно чтобы было много цепочек

нужно скажем добавить 1 электрон на триллион уже имеющихся чтобы потенциал вырос на 10в, это много разве? это каждому из них достаточно в среднем подвинуться на расстояние меньше размеров атома

[JoAx]

rustot в сообщении #727051 писал(а):

ну вот сделайте два провода с разностью потенциалов 100кв, к ним (или к одному из них) будет притягиваться пыль и может даже бумажки, что указывает на заряд. ток в общем то не при чем, хотя через воздух он течь будет между ними. есть разность потенциалов между участками проводника значит есть разность в плотности зарядов между ними

Т.е., Вы хотите сказать, что после того, как ток установился, покоящиеся относительно проводника эл. заряды будут к нему притягиваться (/от него отталкиваться)?
Или я Вас не правильно понял?

[rustot]

JoAx в сообщении #727065 писал(а):

Т.е., Вы хотите сказать, что после того, как ток установился, покоящиеся относительно проводника эл. заряды будут к нему притягиваться (/от него отталкиваться)?
Или я Вас не правильно понял?

я же говорю это перпендикулярно к тому течет или нет ток, главное чтобы потенциалы были. ну пусть течет для определенности. если разность потенциалов вдоль провода есть значит есть разность в плотности заряда. при достаточно больших потенциалах можно добиться притяжения на макро уровне. что есть потенциал - сумма всех полей которые встретились при приближении издалека к этой точке проводника. что есть поле - сила действующая на заряд. есть потенциал -> есть поле -> есть сила, действующая на заряд. ну есть конечно случаи когда потенциал есть, то есть поля по пути сюда есть но вот в данной конкретной точке нет, сумма ненулевая а конкретное значение в конкретной точке нулевое.

а коли вдоль проводника есть _разность_ потенциалов, то где-то значит есть и ненулевой потенциал. потенциал - количественно это кинетическая энергия которую получит изначально покоящийся единичный заряд отталкиваемый проводником вдаль или притягиваемый проводником издали

[dump]

Цитата:

нужно скажем добавить 1 электрон на триллион уже имеющихся чтобы потенциал вырос на 10в

Но ведь энергия не берётся из ниоткуда. Если один электрон прибыл и сдвинул впереди стоящие, то общий заряд этой цепочки должен измениться ровно на заряд одного электрона? А заряд одного электрона ну никак не равен 10 В....
И ещё: иногда говорят о распространении электромагнитного поля вдоль провода. Но ведь электромагнитное поле не может распространяться само по себе(за исключением электромагнитных волн, но это уже другая история), да и к тому же строго вдоль провода, для него нужны носители, т.е. электроны.

[Ms-dos4]

Цитата:

А заряд одного электрона ну никак не равен 10 В....

Всё, каюк
Ещё бы он был равен 10 В. Это вообще интересная тема, сравнивать например килограммы с секундами.

(Оффтоп)

А вы ему тут про поле рассказываете...

[ewert]

(Оффтоп)

Ms-dos4 в сообщении #727083 писал(а):

Ещё бы он был равен 10 В.

Зато очень последовательно. Наводит на мысли.

[rustot]

dump в сообщении #727072 писал(а):

Но ведь энергия не берётся из ниоткуда. Если один электрон прибыл и сдвинул впереди стоящие, то общий заряд этой цепочки должен измениться ровно на заряд одного электрона? А заряд одного электрона ну никак не равен 10 В....И ещё: иногда говорят о распространении электромагнитного поля вдоль провода. Но ведь электромагнитное поле не может распространяться само по себе(за исключением электромагнитных волн, но это уже другая история), да и к тому же строго вдоль провода, для него нужны носители, т.е. электроны.

заряд измеряется в кулонах, а потенциал в вольтах. это хоть и связанные но разные вещи

попробую на аналогии объяснить. вот масса земли - это как бы ее "заряд", она действует на другие массы с силой $m g$, так вот g это как бы "напряженность электрического поля". умножаешь ее на массу ("заряд") камня и получаешь действующую силу. а вот величина $g h_1 - g_h_2$ это как бы разность потенциалов. если мы разность потенциалов умножим на массу камня (которая "заряд") то получим кинетическую энергию которую он прибретет падая с высоты $h_1$ до высоты $h_2$. можно говорить не только о разности потенциалов $g \Delta h$ но и просто о потенциале U(h), для этого достаточно потенциал на какой-то высоте принять за 0. часто принимают за 0 точку на бесконечном удалении от заряда

потенциал провода пропорционален заряду и обратно пропорционален емкости. емкость проводников очень мала энергия $\frac{U^2 C}{2}$ которая необходима для придания проводнику потенциала также очень мала. скажем емкость проводника метр длиной и миллиметрового сечения порядка $10^{-11}$, пол наноджоуля нужно для придания ему потенциала 10в

да, перераспределение поля так что оно становится направленным вдоль провода вызвано перераспределением электронов вдоль провода.