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 На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.
 
 Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 09:52 


10/02/17
291
Здравствуйте. Помогите разобраться в следующих вопросах по электростатике, имеются пробелы в понимании.

Имеем пустой шар, который помещаем в электростатическое поле. Что происходит электроны начинают скапливаться с одного края (со стороны падающего поля), а положительный заряд с противоположной.

Почему внутри поля нет?
По тому же принципу, что и при помещении в поле сплошного шара. индуцируемые заряды внутри создают своё поле,направленное встречно и поля взаимоуничтожаются?

Или же в этом случае чуть по другому, электроны под действием внешнего поля скапливаются с одного края до тех пор пока не взаимоуничтожат падающее, а положительный заряд с другого. И внутри пустого проводника нет поля благодаря кулоновским силам отталкивания.
Подскажите пожалуйста.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 12:27 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
А вы подумайте сами. Пусть у вас есть сплошной проводник. Его поместили во внешнее поле. Поскольку в проводнике есть свободные заряды, они под действием поля начнут перемещаться. Перемещаться вечно они не могут. Значит в какой то момент они "остановятся". Вопрос, что станет с полем внутри проводника? Если оно не ноль, значит заряды опять начнут двигаться. Противоречие. Значит поле внутри проводника теперь ноль. И объемный заряд внутри значит ноль. В силу хотя бы закона Гаусса. Значит все заряды в конце концов сосредоточаться каким-то образом на поверхности, а именно так, чтобы скомпенсировать внешнее поле. Теперь нам никто не мешает вынуть всю внутренность проводника. От этого ведь ни распределение зарядов, ни поля ими созданные не поменяются. Ну и потом в силу теоремы единственности решения электростатических задач, заданных с корректными граничными условиями, первоначальное распределение зарядов в сплошном проводнике будет такое же как в пустотелом.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 15:24 


10/02/17
291
Мне не совсем понятно, выходит, что внутри шара поля вроде как есть, т.к. внешнее поле пересекает шар, и внутреннее (которое образовалось за счёт индуцированных зарядов) тоже есть, но направлено навстречу внешнему и равно по модулю. И таким образом результирующее поле становится равным нолю?

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 15:37 


05/09/16
11519
jast321 в сообщении #1260472 писал(а):
И таким образом результирующее поле становится равным нолю?

Да.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 17:54 


10/02/17
291
Понятно, и вместе с этим эти индуцированные заряды так же создают помимо внутреннего поля ещё внешнее? Так например если шар пересекает положительное поле, то с одной стороны скопяться электроны, а с другой положительные заряды. Внутри шара поле будет нолевое, но положительный заряд так же создаст внешнее поле , вектор которого будет сонаправлен с пересекаемых его положительным полем?

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 18:17 
Заслуженный участник


29/11/11
4390
jast321 в сообщении #1260513 писал(а):
Понятно, и вместе с этим эти индуцированные заряды так же создают помимо внутреннего поля ещё внешнее?


да

jast321 в сообщении #1260513 писал(а):
Внутри шара поле будет нолевое, но положительный заряд так же создаст внешнее поле , вектор которого будет сонаправлен с пересекаемых его положительным полем?


представьте как выглядит электрическое поле шара, на котором заряды распределены таким образом, но без внешнего поля. это такой же "бублик" как магнитное поле магнита. вот этот бублик и прибавится к внешнему полю, а не "сонаправлен с пересекаемым". в сумме однородное поле которое было до появлени шара превратится в такое изогнутое, "уплотняющееся" при приближении к шарику

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 18:23 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
just123
Все так, кроме того, что поле - это все-таки вектор. Поэтому "положительным" или "отрицательным" может быть только в одномерных случаях. И в физике более распространено выражение НУЛЬ.
При этом, зная унешнее поле, нетрудно посчитать распределение поверхностных зарядов, результирующее поле у самой поверхности, А в некоторых случаях определенной симметрии можно даже посчитать поле вообще везде. Есть для этого стандартные методы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 19:27 


10/02/17
291
У меня к Вам ещё вопрос, почему если зарядить этот пустой шар переместив на него заряд, то внутри него поля нет, внутрь оно не направлено? Или все же направлено, но т.к. направлено со всех сторон, к центру, то взаимоуничтожаются и равняется нулю?

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 19:56 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Тут ровно то же самое, что уже было сказано:
fred1996 в сообщении #1260418 писал(а):
Поскольку в проводнике есть свободные заряды, они под действием поля начнут перемещаться. Перемещаться вечно они не могут. Значит в какой то момент они "остановятся". Вопрос, что станет с полем внутри проводника? Если оно не ноль, значит заряды опять начнут двигаться. Противоречие. Значит поле внутри проводника теперь ноль. И объемный заряд внутри значит ноль. В силу хотя бы закона Гаусса. Значит все заряды в конце концов сосредоточаться каким-то образом на поверхности

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 20:38 


10/02/17
291
Но тут я имею ввиду не помещать шар во внешнее поле, а только передать на него заряд.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 20:47 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Ну так я и скопировал только ту часть, которая касается расположения заряда в/на шаре. Электрические заряды создают поле. Им придётся расположиться так, чтобы их общее поле внутри шара было нулевым, а на границе было направлено вне и нормально поверхности, чтобы поверхностные токи тоже не текли. И совсем не важно, было бы поле вне шара, если бы он был незаряжен, или нет.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение30.10.2017, 22:30 


10/02/17
291
Подскажите, при экранировке прибора или устройства достаточно ли его просто помещать в металлическую коробку, или все же необходимо иметь контакт с землёй или с общим проводом питания(если устройство питается от батареи)?
Я попробую предположить, что если устройство просто помещено в металлическую коробку, то в таком случае на него внешнее электрическое поле влиять не будет. НО этот экран будет сам создавать внешнее поле т.к. вследствии работы прибора на его внешней поверхности будут индуцировать мы заряды. Тогда если заземлить с землёй весь этот заряд утечёт на землю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение31.10.2017, 00:42 
Аватара пользователя


09/10/15
4227
где-то на диком Западе. У самого синего моря.
Если вы поместите прибор внутрь металлической сетки ( не обязательно коробки) и заземлите, это означает, что что бы ни происходило внутри сетки, снаружи поле будет ноль.
Опять сошлюсь на единственность решения электростатической задачи.
Возьмите учебник по электротехнике и посмотрите раздел про распределение зарядов в проводниках с полостями, внутри которых тоже проводники с полостями. Как там будут распределяться заряды на всех поверхностях.
Если сетку вы не заземлите, а прибор внутри никак не соединен с наружностью, то есть общий заряд внутри постоянен, то как бы он там внутри не перемещался, это не флияет на распределение заряда на наружной поверхности экрана. То есть вся конструкция будет создавать постоянное поле вокруг. То есть в этос смысле экранирования не будет. Вы таким образом можете избавиться только от переменного поля.
Если же прибор внутри экрана еще сообщается, например проводами, с наружностью, то есть возможно изменение полного заряда внутри экрана, тогда на наружной поверхности экрана будет индуцироваться заряд пропорциональным образом. Про это можно почитать например в теории конденсаторов. Ведь известно, что в электростатике поля пропорциональны разностям потенциалов, разности потенциалов пропорциональны зарядам на поверхностях проводников. В общем все зависимости строго линейные. Поэтому и можно вводить понятие емкостей. Но жто я кажется забегаю чуток вперед. Хотя, если вы начали задавать такие вопросы, можно узе наверное прступать к теории конденсаторов, где все основные характеристики системы проводников с зарядами описываются системами линейных уравнени:
$Q_i=\sum\limits_{j=1}^{n}C_i_jU_j$
То есть задав потенциалы всех поверхностей проводников вы можете однозначно вычислить заряды на них. И наоборот, задав заряды, вычислить потенциалы, обратив эту систему уравнений.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение31.10.2017, 02:08 


10/02/17
291
Обязательно посмотрю.
Всем большое спасибо за помощь.

 Профиль  
                  
 
 Re: Помогите разобраться электростатика/экранирование
Сообщение15.11.2017, 13:08 


10/02/17
291
Добрый день. Позвольте задать ещё вопрос в данной теме.
Электростатического поля в проводнике существовать не может.
Но как быть с электромагнитной волной в которой имеется две компонента электрическая и магнитная?
В литературе сказано, что магнитная составляющая при попадании на экран вытесняется токами Фуко, добиться полного экранирования не всегда получается.
Но что же получается,например на экран (пусть будет форма куба) падает электромагнитная волна. Ее электрическаяя состовляющая во внутрь не проникает. А например магнитная проникнуть может(пусть с затуханием). И что, так как это переменное поле, то оно внутри экрана пораждает опять электрическое и т.д.?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 65 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.

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