Траектория движения электромагнитного поля по проводнику

[dvb]

dvb в сообщении #990588 писал(а):

Вот чисто схематическое изображение зарядов и полей

Именно чисто схематически. Хотя уже из нее видно, что в первом приближении при постоянном токе никакое поле никуда не движется. В результате выдвинут тезис:

Prikol в сообщении #989518 писал(а):

Но, как выяснилось, движется не поле, а энергия.

На что последовало замечание:

Cos(x-pi/2) в сообщении #990675 писал(а):

Главная теоретическая "преграда" хорошо объяснена, например, в Фейнмановских Лекциях по Физике: энергия это не пилюля, которую можно было бы передавать из рук в руки; это лишь количественная характеристика процессов.

Спорить с Фейнманом - дело гиблое. Таким образом, вопрос в теме можно переформулировать так: какова траектория энергии как количественной характеристики процесса протекания тока по проводнику. Характеристикой этой является вектор Пойтинга в каждой пространственной точке. И тема сводится к вопросу: может ли у векторного поля быть траектория? Осталось выяснить, что такое "траектория".
Теперь об этом:

dvb в сообщении #990588 писал(а):

почему злоумышленники не придумали способ как-нибудь ее собирать в котомку и использовать для личных нужд?

Придумали. Правда способ работает только если ток переменный. Он называется "трансформатор". Интересно, удастся нам обнаружить вектор Пойтинга в трансформаторе?

[UR4III]

Prikol в сообщении #990388 писал(а):

Поле Е вне проводника - по радиусу. Если есть ток и потери, то почти по радиусу.
Поле Е внутри проводника - если тока нет, то нулевое. Если ток есть - вдоль оси.

Как видим существует два поля. Вектор какого необходимо использовать, чтобы узнать направление вектора Пойнтинга?
Свободные электроны в проводнике движутся под действием поля вдоль/внутри проводника. В результате движения электронов вокруг проводника образуется магнитное поле. Следовательно, векторы этих полей и берутся для определения направления вектора П. А он не направлен вдоль проводника.
И нужен ли здесь вектор П? Первичны эл.поля, создаваемые источником (разность потенциалов). Их два. А движение зарядов, ток и, следовательно, маг.поле есть следствие этого. Пойнтинг здесь не к месту.

Cos(x-pi/2) в сообщении #990675 писал(а):

Предлагаемая Вами экранировка батареи никак не отменяет разности зарядов и потенциалов между двумя проводниками, а потому не отменяет и электрического поля $\mathbf{E}$ между ними, где бы они ни находились за экраном. При наличии же тока в эту картину добавляется магнитное поле вокруг проводников $\mathbf{H}$, и, значит, добавляется сопутствующий наличию обоих полей поток энергии.

Не согласен. Проводник электрически нейтрален. После подключения его к источнику происходит перераспределение зарядов и можно говорить, что проводник заряжен тем или иным зарядом. Однако, после замыкания цепи в установившемся режиме он снова нейтрален, так двигаться по нему могут только свободные электроны. Поэтому электр. поле между проводниками наличием разнополярных зарядов в верхнем и нижнем проводниках объяснено быть не может.
Как я понимаю, вектор П хорош при одновременном возникновении Е и Н. В электрических цепях первично Е, создаваемое эдс источника.

[rustot]

UR4III в сообщении #990784 писал(а):

Однако, после замыкания цепи в установившемся режиме он снова нейтрален

как это нейтрален? именно разный заряд на разных участках проводника создает вдоль него электрическое поле, поддерживающее ток. а заодно и почти радиальное поле вокруг проводника. даже если вы возьмете сверхпроводник, то разность потенциалов двух проводников подключенных на дальнем конце к нагрузке означает разную плотность зарядов в них и разное (на этот раз уже чисто радиальное) поле создаваемое этим зарядом вокруг проводника

[UR4III]

rustot в сообщении #990980 писал(а):

именно разный заряд на разных участках проводника создает вдоль него электрическое поле,

Принято. Это наблюдается на участках близких к клеммам источника. Но по длине проводников их заряд тем или иным знаком вследствие движения электронов исчезает.

[rustot]

UR4III в сообщении #991003 писал(а):

Принято. Это наблюдается на участках близких к клеммам источника. Но по длине проводников их заряд тем или иным знаком вследствие движения электронов исчезает.

нет, плотность заряда примерно линейно меняется вдоль всей длины проводника от плотности у первой клеммы до плотности на второй клемме. чтобы между 75 и 76 сантиметром провода тек ток, плотность заряда в 75 и 76 сантиметрах должна быть разной

[UR4III]

Разве плотность зарядов по длине проводников при разомкнутом ключе не одинакова? Одинакова. Откуда тогда изменение плотности при замыкании ключа? От сложения двух полей источника? Если проводники идеальны и "короткие" то воздействие общего поля на отрицательные заряды электронов по всей длине проводника мгновенно и одинаково, величина тока одинакова на всех участках цепи.
Под плотностью зарядов я понимаю количество зарядов, подверженных воздействию эл.поля, но не имеющих возможности двигаться из-за конечных геометрических размеров проводника. Например, плотность зарядов на концах диполя. Не понимаю, что в случае постоянного тока создаёт изменение плотности зарядов вдоль проводника?

[rustot]

UR4III в сообщении #991036 писал(а):

Разве плотность зарядов по длине проводников при разомкнутом ключе не одинакова? Одинакова. Откуда тогда изменение плотности при замыкании ключа?

при замыкании как раз и происходит перераспределение зарядов с равномерного на неравномерное. потенциал участка проводника примерно пропорционален плотности заряда в этом участке. "примерно" - потому-что заряд от соседних участков тоже вносит свой вклад

UR4III в сообщении #991036 писал(а):

Не понимаю, что в случае постоянного тока создаёт изменение плотности зарядов вдоль проводника?

да обычных саморегулирующийся процесс. если на каком то участке вдруг НЕТ перепада в плотности заряда то в проводе нет поля и по этому участку не течет ток. но если он не течет по этому участку а течет по предыдущему то на этом участке заряд начнет скапливаться (втекает но не вытекает), а скопившись создаст как раз перепад плотности и поле, обеспечивающее ровно тот же ток теперь уже и по этому участку. ведь поле в проводнике, равное плотности тока помноженной на удельную проводимость, создается не каким то образом напрямую от клемм блока питания, который может в километре от этого куска провода находится, а непосредственно зарядами этого самого участка провода

[UR4III]

rustot в сообщении #991037 писал(а):

да обычных саморегулирующийся процесс. если на каком то участке вдруг НЕТ перепада в плотности заряда то в проводе нет поля и по этому участку не течет ток. но если он не течет по этому участку а течет по предыдущему то на этом участке заряд начнет скапливаться (втекает но не вытекает),

Но тогда поле по проводнику должно распространяться со скоростью движения электронов, что противоречит факту. Я понимаю так: если источник втянул в себя электрон из проводника, то возникает разность потенциалов не только с соседним участком, но и со всеми остальными, имеющими тот же потенциал, что и соседний. Другое дело, что эта разность (эл.поле) не возникает мгновенно, а распространяется от участка к участку со скоростью света.

[rustot]

UR4III в сообщении #991132 писал(а):

Но тогда поле по проводнику должно распространяться со скоростью движения электронов, что противоречит факту.

нет, я подробно объяснял почему это не так. чтобы на 154 сантиметре создать нужную плотность заряда электронам вовсе не нужно бежать все 154 сантиметра от клеммы, достаточно нескольким неторопливо пересечь границу 153 и 154 сантиметра. а с задержкой на скорость света их движение почувствуют электроны на границе 154 и 155 сантиметра и тоже начнут двигаться

допустим цепочка массивных грузов соединена невесомыми пружинами. с какой задержкой после сдвига первого груза начнет двигаться с той же скоростью последний? зависит от упругости пружин и массы грузов. в пределе, при очень упругих пружинах и очень малой массе грузов с задержкой на скорость света. и эта "скорость распространения воздействий", скорость звука в теле, никак не зависит от скорости передвижения самих грузов. а электроны как раз очень легкие при очень больших силах между ними

[UR4III]

Помню нашу беседу о движении электронов в диполе. Уточните.

rustot в сообщении #991144 писал(а):

достаточно нескольким неторопливо пересечь границу 153 и 154 сантиметра. а с задержкой на скорость света их движение почувствуют электроны на границе 154 и 155 сантиметра и тоже начнут двигаться

Почему пересечение электроном границы 153/154 не могут почувствовать с задержкой на скорость света электроны участков 156, 157 и далее? Ведь они имеют тот же потенциал, что и электроны на участке 155.

[rustot]

почувствуют но значительно слабее, поскольку поле убывает $1/r^2$, поэтому основную роль играет передвижение близлежащих зарядов

[dvb]

rustot в сообщении #991037 писал(а):

если на каком то участке вдруг НЕТ перепада в плотности заряда то в проводе нет поля и по этому участку не течет ток

Чепуха. В свехпроводнике, к примеру, ток, будучи однажды возбужен, течет без всякого поля.Электроны в идеальном проводнике свободны, это практически идеальный газ. При постоянном токе они "летят" с постоянной скоростью, а если бы было продольное поле, они бы ускорялись. Все именно так, как было нарисовано на картинке для пары проводников. Нижний проводник весь при одном потенциале и заряжен относительно верхнего, иначе бы между ними не было разности потенциалов.
Электрическое поле ортогонально проводникам. Если проводники идут близко, то весь вектор Пойтинга между ними, поскольку во всем остальном пространстве магнитные и электрические поля проводников практически компенсируют друг друга. То есть, можно заявить, что "траектория энергии" пролегает вдоль пары проводников в пространстве изолятора между ними. Если угодно, можно утверждать, что именно там движутся фотоны, перенося энергию, хотя в классической электродинамике никаких фотонов нет, как, впрочем, нет в них и нужды..

[Prikol]

rustot в сообщении #990419 писал(а):

Prikol в сообщении #990388 писал(а):

Этот градиент не может существовать стационарно, уравнения Максвелла этого не позволяют.

чего это вдруг, пока провод не подключили градиент вполне себе огромный вблизи клеммы существовал, гораздо больший чем после подключения провода и уравнения максвелла к этому благосколонно относились.

Если ключ разомкнут, то проводимость на этом участке нулевая, тока нет, градиент может существовать. После замыкания появляется возможность для протекания тока. Этот ток изменяет градиент в полном соответствии с уравнениями Максвелла.

rustot в сообщении #990419 писал(а):

что еще есть в уравнениях максвелла кроме поля?

Есть производные по времени, которые показывают что и в каком направлении будет изменяться.

[rustot]

dvb в сообщении #991171 писал(а):

епуха. В свехпроводнике, к примеру, ток, будучи однажды возбужен, течет без всякого поля.

я про сверхпроводник писал уже. там в любом случае происходит формирование такого же перепада в плотности заряда но не между сантиметрами одного провода а между двумя подводимыми к нагрузке проводами. суть не меняется, в проводах присутствует разная ненулевая плотность заряда. у провода не может быть того или иного потенциала "просто так", как самостоятельное свойство проводника. потенциал формируется зарядами

-- 16.03.2015, 23:19 --

Prikol в сообщении #991174 писал(а):

Если ключ разомкнут, то проводимость на этом участке нулевая, тока нет, градиент может существовать. После замыкания появляется возможность для протекания тока. Этот ток изменяет градиент в полном соответствии с уравнениями Максвелла.

так как встроить изменение проводимости в уравнения максвелла? через какие переменные в этих уравнениях? что именно видоизменяет поле так, что оно из очень большой напряженности но в малой окрестности вокруг клемм батареи стало малой напряженности но зато вдоль всего проводника? "того требуют уравнения максвелла" это не ответ. в них нужно подставить что-то изменившееся, новые изменившиеся исходные данные, чтобы получить изменившийся результат

Prikol в сообщении #991174 писал(а):

Есть производные по времени, которые показывают что и в каком направлении будет изменяться.

кроме полей и операций над ними там есть еще кое что. вот какие 2 переменных присутствуют в первом уравнении например?

[Prikol]

dvb в сообщении #990588 писал(а):

zvm в сообщении #989495 писал(а):

Prikol в сообщении #989470 писал(а):

что даже при постоянном токе значительная часть энергии передается не по проводнику, а по пространству вблизи проводника.

Не значительная, а вся.

Еще у меня вопрос: Если энергия распространяется в пространстве вокруг силового кабеля, то почему злоумышленники не придумали способ как-нибудь ее собирать в котомку и использовать для личных нужд? Какие тут есть теоретические преграды?

Никаких теоретических преград нет.
Если ток переменный, то энергия легко снимается.
Если это кабель связи, то даже с коаксиала можно снимать инфу.
А с двухпроводной линии ващще запросто.

dvb в сообщении #990588 писал(а):

И последнее. Что касается работающего счетчика при выключенных приборах. В квартире масса розеток, в них, обычно масса пыли и скапливается всякая дрянь. То же самое и на входных клеммах домашних приборов, а про электроплиту я вообще молчу. Из всего этого и вытекают утечки.

При выключенных приборах счетчик часто не крутится, не мотает, но негромко так жужжит. Потому что на нем есть напруга (хотя тока нет). Это напоминает легкое дребезжание силовых трансформаторов даже на холостом ходу.

-- 16.03.2015, 22:33 --

zvm в сообщении #990715 писал(а):

dvb в сообщении #990588 писал(а):

Выше нигде не говорилось, будто энергия распространяется в пространстве "вокруг силового кабеля";

Я утверждал именно это. Никак не внутри кабеля. А вы все аккуратно разъяснили.

У вас с терминологией какие-то неувязки.

Кабель - это обычно коаксиальный кабель, вся конструкция как целое называется кабель.
Центральный проводник называется жила.
Внешний проводник - оплетка.
Хотя иногда используются и другие термины.
Вокруг коаксиала поля практически нет, если конечно токи в жиле и оплетке противоположны, а оплетка, ка положено, заземлена. Энергия распространяется не по жиле и не по оплетке, а в изоляторе между ними.

В теме речь идет в основном о двухпроводной линии, которую кабелем обычно не называют.

Кабель - это обычно то, что имеет общую оболочку.

-- 16.03.2015, 22:41 --

UR4III в сообщении #990784 писал(а):

Prikol в сообщении #990388 писал(а):

Поле Е вне проводника - по радиусу. Если есть ток и потери, то почти по радиусу.
Поле Е внутри проводника - если тока нет, то нулевое. Если ток есть - вдоль оси.

Как видим существует два поля. Вектор какого необходимо использовать, чтобы узнать направление вектора Пойнтинга?

Ну вы даете!

Вне проводника необходимо использовать поле вне проводника.
Внутри проводника необходимо использовать поле внутри проводника.

Вектор Пойнтинга это локальная характеристика процесса.

-- 16.03.2015, 22:46 --

rustot в сообщении #991004 писал(а):

UR4III в сообщении #991003 писал(а):

Принято. Это наблюдается на участках близких к клеммам источника. Но по длине проводников их заряд тем или иным знаком вследствие движения электронов исчезает.

нет, плотность заряда примерно линейно меняется вдоль всей длины проводника от плотности у первой клеммы до плотности на второй клемме. чтобы между 75 и 76 сантиметром провода тек ток, плотность заряда в 75 и 76 сантиметрах должна быть разной

Ну вы даете!

Если проводник однороден и все устаканилось (процесс стационарен) то плотность зарядов постоянна.

Немного меняться по длине будет потенциал проводника. Поле внутри проводника будет постоянным.