Непонятки про разделительный трансформатор

[wrest]

Sergei32
И чем тогда отличается потенциал и напряженность?
В чем (каких единицах) измеряют потенциал? Напряжение? Напряженность?

Откройте да вот школьный учебник, хотя бы, все-таки. Или справочник какой-нибудь.

[Sergei32]

wrest в сообщении #1298216 писал(а):

Sergei32
И чем тогда отличается потенциал и напряженность?
В чем (каких единицах) измеряют потенциал? Напряжение? Напряженность?

Ну зачем я буду копипастить уже ранее написанное. Разница заметна из приведенных определений.
Потенциал и напряжение - в Вольтах. Напряженность - в вольтах на метр вроде (по имеющимся учебным пособиям я еще с понятием напряженности не сталкивался).

-- 18.03.2018, 23:25 --

p.s: Вот если уже совсем своими словами, а не по учебникам: Потенциал есть энергия электрического заряда. Определение это уточняется относительно контекста, ибо для статического заряда (заряженного металлического шара, например) это одно, для потенциала в контексте падения напряжения на каком-нибудь резисторе в цепи - другое.

p.p.s: Кто не доволен моими формулировками, просьба все-таки предлагать свои помимо критики

****************
Мда, подумал - пожалуй опять я накосячил с определением потенциала своими словами. Ну и ладно. Тут, пожалуй, по другому пока и не скажешь - величина, определяющая напряженность т.е. "силу воздействия на заряд" поля во всех его точках. Для участка цепи с протекающим током, оно в принципе тоже справедливо - сила воздействия на электроны в данном участке. Как-то так. Все, если кому чего опять не нравится - пожалуйста, приведите свое, кажущееся Вам правильным, определение.

[rustot]

Sergei32 в сообщении #1298199 писал(а):

Не могу согласиться про достаточность. Школьные учебники по какой-либо дисциплине в большинстве рассчитаны в качестве пособия к школьным занятиям с учителем. Там слишком многое опущено.

Вот конкретно про потенциал в школьном курсе сказано вполне достаточно для ответа на вопросы про токи в незамкнутых цепях

Sergei32 в сообщении #1298199 писал(а):

Ну, как сказали выше - потенциал есть характеристика силы действия поля на заряд в данной конкретной точке.

Нет, абсолютно неправильно. Потенциал может быть разным при одинаковой (в том числе и нулевой) силе и наоборот сила может быть ненулевой при нулевом потенциале. Вот именно с этой частью и нужно разобраться. В школьном учебнике все это есть, просто это пропускают мимо ушей.

Sergei32 в сообщении #1298199 писал(а):

Насколько понимаю - с зарядом он связан так, что чем больше заряда сосредоточено в данном теле - тем больше его потенциал (поля) у этого заряженного тела.

Опять же нет. Проводник может оставаться нейтральным (незаряженным, с нулевым зарядом) и при этом менять потенциал. И наоборот проводник может быть допустим оставаться неизменного потенциала (например заземленный) но при этом менять заряд.

Sergei32 в сообщении #1298220 писал(а):

Определение это уточняется относительно контекста, ибо для статического заряда (заряженного металлического шара, например) это одно, для потенциала в контексте падения напряжения на каком-нибудь резисторе в цепи - другое.

Одно и то же. Что между двумя заряжеными шарами что между двумя точками электрической цепи потенциалы и их разности абсолютно те же самые, без всяких особых контекстов.

Sergei32 в сообщении #1298220 писал(а):

Для участка цепи с протекающим током, оно в принципе тоже справедливо - сила воздействия на электроны в данном участке. Как-то так.

СОВСЕМ не так. Вокруг этого и возникает непонимание. Допустим проводник заземлен и имеет нулевой потенциал. Из этого НЕ следует что он не создает поля и не действует с силой на заряды. Он может при этом иметь большой положительный заряд и с большой силой притягивать отрицательные. А потенциал нулевой

И вот ток течет в направлении от большего потенциала к меньшему но при этом это не всегда означает что от скопления положительного заряда к отрицательному, а может и вовсе наоборот.

Sergei32 в сообщении #1298220 писал(а):

Кто не доволен моими формулировками, просьба все-таки предлагать свои помимо критики

Нет, я не пытаюсь научить вас правильным словам и заучить правильное определение. Я хочу побудить вас прочитать внимательно соответствующую главу школьного учебника. Она очень важная. Именно ее не хватает для понимания. Вот лично я в детстве ее пропустил - "чушь какая то, шары, емкости, я же радиолюбитель со стажем и знаю что емкость это две пластины, а не шар". И суть всего этого понял гораздо позже.

[Sergei32]

Сплошные вопросы...

rustot в сообщении #1298224 писал(а):

Потенциал может быть разным при одинаковой (в том числе и нулевой) силе и наоборот сила может быть ненулевой при нулевом потенциале.

Как это ненулевая сила при нулевом потенциале? А откуда эта сила берется тогда?

rustot в сообщении #1298224 писал(а):

Допустим проводник заземлен и имеет нулевой потенциал. Из этого НЕ следует что он не создает поля и не действует с силой на заряды. Он может при этом иметь большой положительный заряд и с большой силой притягивать отрицательные. А потенциал нулевой

Нет, вообще не понимаю как может поле действовать, а потенциала не быть. В моих представлениях, если есть потенциал, то есть и заряд, и есть поле. И наоборот - есть заряд - есть потенциал.

rustot в сообщении #1298224 писал(а):

Проводник может оставаться нейтральным (незаряженным, с нулевым зарядом) и при этом менять потенциал. И наоборот проводник может быть допустим оставаться неизменного потенциала (например заземленный) но при этом менять заряд.

Аналогично не понимаю. Мне это кажется полной бессмыслицей. Есть заряд - есть потенциал, и наоборот...

rustot в сообщении #1298224 писал(а):

Я хочу побудить вас прочитать внимательно соответствующую главу школьного учебника.

Читал я недавно очень внимательно соответствующие главы школьных учебников. Ни к чему наподобии вышеприведенных утверждений не пришел, прочтя эти главы.

Раз такая пьянка, Вы не могли бы все-таки изложить Ваше определение:
1. Электрического заряда
2. Электрического потенциала
3. Напряжения/Разности потенциалов
4. Напряженности
?

[rustot]

Sergei32 в сообщении #1298238 писал(а):

Как это ненулевая сила при нулевом потенциале? А откуда эта сила берется тогда?

Из создаваемого зарядом поля. Заряд ненулевой, поле ненулевое, потенциал нулевой

Sergei32 в сообщении #1298238 писал(а):

Нет, вообще не понимаю как может поле действовать, а потенциала не быть. В моих представлениях, если есть потенциал, то есть и заряд, и есть поле. И наоборот - есть заряд - есть потенциал.

Именно вот это ложное представление и предстоит сломать, чтобы понять.

Если проводник изначально с нулевым зарядом, то пока его к чему-то не прикоснут, заряд так и останется нулевым, он не может самозародиться, может только с чего то перетечь. Допустим заряд проводника изначально нулевой, а потенциал этого проводника изначально такой же как у земли и примем этот потенциал земли мы за 0 (можем и за +500 и за -1000, это условность, соглашение, какая то величина принимается за 0 чтобы остальные отсчитывать от нее). Если этот проводник соприкоснуть с землей проволочкой, ничего не произойдет, потенциалы одинаковы. Если же мы перед этим перенесем проводник в область пространства с потенциалом 10 то и он приобретет потенциал 10, при том что заряд его останется как и был нулевым. Если теперь его соприкоснуть проволочкой с землей то протечет ток, пока потенциал проводника не станет равным 0, заряд проводника при этом станет отрицательным. После этого ток прекратится. При этом будучи отрицательно заряженным проводник станет притягивать положительный заряды если их к нему поднести.

А пока тройка заряд-поле-потенциал воспринимаются как "примерно одно и то же, лишь называется по разному из за каких то мелких нюансов, но меняются то все равно синхронно" то вышеприведенный пример будет казаться тарабарщиной

Sergei32 в сообщении #1298238 писал(а):

Раз такая пьянка, Вы не могли бы все-таки изложить Ваше определение

Определения вы можете в любой момент посмотреть в физической энциклопедии, зазубривание правильных определений ничего не дает. Нужно понять взаимосвязь между этими величинами, а не определения.

[Sergei32]

rustot в сообщении #1298257 писал(а):

Sergei32 в сообщении #1298238 писал(а):

Как это ненулевая сила при нулевом потенциале? А откуда эта сила берется тогда?

Из создаваемого зарядом поля. Заряд ненулевой, поле ненулевое, потенциал нулевой

Потенциал - значит способность что-то совершить (подействовать на заряды). Если заряд сам по себе в теле не возникает - значит надо совершить работу т.е. затратить энергию на его образование. А в чем эта работа заключается? Афаик, в удалении или внесении заряженных частиц относительного этого тела - в результате чего оно приобретает положительный или отрицательный заряд. Всякий заряд имеет поле. Поэтому, да - заряд-потенциал-поле есть хоть и разные понятия, но неразрывные - одно подразумевает наличие и остального. А то, что Вы говорите - я не понимаю.

rustot в [url=http://dxdy.ru/post1298257.html#p1298257]
[quote="Sergei32 в сообщении #1298238 писал(а):

Нет, вообще не понимаю как может поле действовать, а потенциала не быть. В моих представлениях, если есть потенциал, то есть и заряд, и есть поле. И наоборот - есть заряд - есть потенциал.

Именно вот это ложное представление и предстоит сломать, чтобы понять.


Если проводник изначально с нулевым зарядом, то пока его к чему-то не прикоснут, заряд так и останется нулевым, он не может самозародиться, может только с чего то перетечь. Допустим заряд проводника изначально нулевой, а потенциал этого проводника изначально такой же как у земли и примем этот потенциал земли мы за 0 (можем и за +500 и за -1000, это условность, соглашение, какая то величина принимается за 0 чтобы остальные отсчитывать от нее). Если этот проводник соприкоснуть с землей проволочкой, ничего не произойдет, потенциалы одинаковы. Если же мы перед этим перенесем проводник в область пространства с потенциалом 10 то и он приобретет потенциал 10, при том что заряд его останется как и был нулевым. Если теперь его соприкоснуть проволочкой с землей то протечет ток, пока потенциал проводника не станет равным 0, заряд проводника при этом станет отрицательным. После этого ток прекратится. При этом будучи отрицательно заряженным проводник станет притягивать положительный заряды если их к нему поднести.
[/quote]
Вы говорите об электростатической индукции? Внесли нейтральное тело в область поля тела с положительным зарядом - на дальней от поля области появился тоже положительный заряд (общий заряд тела по-прежнему 0) - после подсоединения области с положительным зарядом к земле - оттуда пришли электроны и общий заряд тела стал отрицательным. Так?
Ну если так, то все-таки потенциал то не сам по себе возник, а из-за имеющегося на одном из теле заряда т.е. недостатка электронов. То, что он передался нейтрально заряженному телу (которое при этом все-таки поимело разноименные заряды в разных своих частях) - не отвязывает его от понятия заряда.

[quote="rustot в [url=http://dxdy.ru/post1298257.html#p1298257]
тройка заряд-поле-потенциал воспринимаются как "примерно одно и то же, лишь называется по разному из за каких то мелких нюансов, но меняются то все равно синхронно"
[/quote]
Я не говорил, что это примерно одно и то же.
Да, "меняются синхронно". Если я все-таки правильно понял что Вы хотели сказать в примере выше, то при удалении обозначенного, изначально не имеющего заряда и потенциала, тела из "области пространства с потенциалом 10", его приобретенный потенциал 10 будет нулевым. А почему это происходит? Не потому ли, что на него больше не действует поле, наводящее данный потенциал? Вывод - нет поля - нет и потенциала. А поле откуда берется - от заряженного тела.

[rustot]

Sergei32 в сообщении #1298276 писал(а):

Потенциал - значит способность что-то совершить (подействовать на заряды)

Нет.

Sergei32 в сообщении #1298276 писал(а):

То, что он передался нейтрально заряженному телу (которое при этом все-таки поимело разноименные заряды в разных своих частях) - не отвязывает его от понятия заряда.

А никто и не говорит что потенциал вообще не зависит от заряда. но вот вид зависимости этой совсем не "где заряд там и потенциал". Ток течет от большего потенциала к меньшему но это не означает что там откуда он течет плотность заряда положительна а там куда он течет - отрицательна. Зависимость гораздо сложнее.

И вот возвращаясь к обмотке трансформатора - когда вы беретесь за вывод рукой - ток течет. Ток маленький потому-что разность потенциалов между вами и вторым концом провода обмотки меняется за счет того что меняется потенциал именно второго конца обмотки, ваш почти не меняется и только это "почти" формирует ток. Если за второй конец обмотки возьмется еще один человек то вот тогда уже ток станет сразу в сотни раз больше, но все равно весьма небольшим, поскольку для изменениям потенциала вашего тела (и тела второго человека) нужен весьма небольшой заряд и как только этот заряд протечет в виде тока между вашим телом и телом второго человека - ток прекратится.

Sergei32 в сообщении #1298276 писал(а):

Вывод - нет поля - нет и потенциала.

внутри заряженного шара нет поля. потенциал есть, причем точно такой же как на поверхности где поле может быть огромным.

[wrest]

Sergei32
Давайте приведу такую иллюстрацию, может более понятную.

Вот вы наверное слышали, что явления всемирного тяготения тоже можно описать с использованием "полевой" терминологии.

Тогда напряженность гравитационного поля -- это характеристика которая показывает с какой силой поле действует на заряд, а заряд в этом случае -- масса тела.
Вы знаете, что на Земле на все тела действует сила притяжения пропорциональная коэффициенту, называемому "ускорение свободного падения" и обычно обозначаемого буквой $g$. В системе единиц СИ $g \approx 9.8$, то есть на любое тело массой 1 кг действует сила тяжести равная $9.8$ ньютонов, на груз массой 2 кг -- сила $19.6$ ньютонов и так далее.
Так вот, этот коэффициент, $g$ -- это напряженность гравитационного поля. На Земле и в ближайших окрестностях (ну скажем километр от поверхности вверх) можно считать $g$ неизменным.
Теперь допустим у нас есть дом высотой $30$ метров. Напряженность гравитационного поля внизу дома и на крыше одна и та же и равна $9.8$, а вот потенциалы различаются. Разность потенциалов показывает сколько нужно затратить энергии на то, чтобы перенести груз снизу дома на крышу или сколько высвободится энергии если переместить груз сверху вниз. В нашем случае эта разность потенциалов равна произведению напряженности поля на расстояние, то есть произведению ускорения свободного падения на разницу по высоте между точками $\Delta \phi =gh$
Необходимая энергия, для переноса массы $m$ между точками с разностью гравитационных потенциалов $\Delta \phi$ находится по формуле $E=\Delta \phi \cdot m=mgh$ -- это известная вам формула зависимости потенциальной энергии от высоты. В "электрическом" случае разность потенциалов $\Delta U$ измеряется в вольтах, и (в случае однородного то есть такого, напряженность которого везде одна и та же, поля) изменение энергии будет равно $E=\Delta UQ$ где $Q$ -- величина переносимого заряда в кулонах. Например, чтобы перенести заряд величиной 1 кулон между точками, разность потенциалов между которыми равна $30$ вольт, потребуется (или выделится, смотря по знаку) энергия $30$ джоулей.

При всем при этом сам потенциал (в какой-то конкретной точке) не абсолютен. Это означает, что смысл всегда имеет только разность потенциалов, а не сам потенциал. Иногда договариваются о том, что потенциал в какой точке будем определять относительно другой, бесконечно удаленной точки, потенциал которой примем за нулевой. Тогда потенциал будет показывать сколько понадобится (или выделится, смотря по знаку) энергии чтобы перенести заряд из бесконечности в нашу точку.
В случае электрических договоренностей, за нулевой потенциал часто принимают потенциал поверхности Земли. А поскольку почва, вода и т.п. -- то есть то, что покрывает Землю, является электропроводным, то принято считать что поверхность Земли всюду имеет один и тот же электрический потенциал, который мы для нашего удобства полагаем равным нулю (но который может быть не равен нулю относительно "бесконечно удаленной точки").

[Walker_XXI]

Sergei32 в сообщении #1298276 писал(а):

заряд-потенциал-поле есть хоть и разные понятия, но неразрывные - одно подразумевает наличие и остального.

Sergei32 в сообщении #1298276 писал(а):

Вывод - нет поля - нет и потенциала.

Sergei32, почти все проблемы с пониманием у Вас связаны с тем, что в какой-то момент надо от слов переходить к формулам, рассматривать конкретные математические связи величин, а не заниматься гаданием. Электрический потенциал с электрическим полем связаны простой формулой: $\vec{E} = - \operatorname{grad}\varphi$. А если точнее, то

$$\vec{E} = - \operatorname{grad}\varphi - \frac{\partial \vec{A}}{\partial t},$$

где $\vec{A}$ - векторный потенциал магнитного поля. Отсюда видно, что не всегда нулевое поле соответствует нулевому потенциалу и наоборот.

[Sergei32]

Благодарю за пояснения! Позвольте теперь сформулировать новую версию ответов на ранее поставленные мне вопросы.

Итак, "потенциал" является термином, представляющим тоже понятие, что термин "разность потенциалов". В ряде случаев оказывается удобнее, зная контекст, употреблять "потенциал", а не "разность потенциалов" или "напряжение" (последний термин также является практически синонимом первых двух). Данное понятие описывает энергию, которой может обладать появившийся в некой точке пространства эл. положительный заряд, относительно некой другой точки пространства. Ну или - энергию, которую нужно затратить для перемещения этого заряда из последней в первую точку.
Поскольку заряда может и не быть - возможен случая ненулевого потенциала при нулевом заряде. И наоборот - поскольку заряд может находиться не в точке с каким-либо потенциалом - возможен случай ненулевого заряда при нулевом потенциале.

Боюсь, что опять сейчас разнесете мои предположения в пух и прах Однако, если они верны, то интересная получается ситуация - когда потенциал есть, а заряда нет...Получается, что потенциалом может обладать некая точка относительно другой, и без всякого заряда (при условии возможности его появления там). Самое удивительное для меня в этом всем - то, что одна точка может обладать потенциалом относительно другой, но не обладать при этом энергией т.к. энергия сама по себе, насколько понимаю, не возможна - она не является каким-либо объектом. Но при появлении в этой точке заряда, энергией начинает обладать заряд...Ой, ладно, как-то так

[rustot]

Sergei32 в сообщении #1298384 писал(а):

Итак, "потенциал" является термином, представляющим тоже понятие, что термин "разность потенциалов".

Нет, "разность потенциалов" (ака "напряжение") это и есть буквально арифметическая разность потенциалов в двух точках пространства. Потенциал - в одной точке, разность - между двумя такими точками. И работает это все при условии того, что поле является "потенциальным". То есть поле при перемещении из одной точки в другую заряда совершит одну и ту же работу над ним, независимо от пути по которому он будет доставлен из одной точки в другую.

А допустим когда электромагнитное поле создает эдс в замкнутом в кольцо проводнике - то такое поле не потенциально. В таком кольце нет ни потенциалов ни соответственно напряжений ("нет" - это не значит "ноль", это означает что данное понятие вообще в принципе для описания ситуации неприменимо), а эдс есть.

[Sergei32]

Как согласовать с друг-другом:

Цитата:

смысл всегда имеет только разность потенциалов, а не сам потенциал. Иногда договариваются о том, что потенциал в какой точке будем определять относительно другой, бесконечно удаленной точки, потенциал которой примем за нулевой.

и

Цитата:

Потенциал - в одной точке, разность - между двумя такими точками.

?

Так самостоятельное "потенциал" понятие или нет Если да, то почему тогда он не имеет смысла, как мне выше было написано?
Я так понял, что если взять один какой-то предмет, имеющий эл. заряд - то о потенциале данного предмета нельзя говорить безотносительно какого-либо другого. Т.е. сколько там вольт может быть только между двумя какими-либо предметами/точками.

[Walker_XXI]

Sergei32 в сообщении #1298384 писал(а):

Самое удивительное для меня в этом всем - то, что одна точка может обладать потенциалом относительно другой, но не обладать при этом энергией т.к. энергия сама по себе, насколько понимаю, не возможна - она не является каким-либо объектом. Но при появлении в этой точке заряда, энергией начинает обладать заряд

Потенциал - это характеристика электрического поля. Как она связана с напряженностью поля, я писал выше. Энергией, разумеется, обладает заряд, находящийся в какой-то точке с потенциалом $\varphi$. Потенциал определён неоднозначно - есть произвол в его выборе. Нужно договориться (в каждом конкретном случае), потенциал какой точки считать нулевым (это называется выбор (фиксация) калибровки (и это полуправда )). В электростатике часто считают, что потенциал равен нулю на бесконечности (где нет зарядов, и где электрическое поле также пренебрежимо мало). Заряды не появляются ниоткуда - их перемещают в заданную точку. Так вот при выборе нулевого потенциала на бесконечности заряд, перемещенный из бесконечности в точку с потенциалом $\varphi$, приобретает потенциальную энергию $e\varphi$. Это не характеристика поля самого по себе, и не характеристика заряда самого по себе - это характеристика системы "заряд в электрическом поле".

Вместо того, чтобы хвататься за голову, лучше почитайте школьный учебник физики - там всё это есть.

Sergei32 в сообщении #1298404 писал(а):

Так самостоятельное "потенциал" понятие или нет Если да, то почему тогда он не имеет смысла

Формулы выше. В них ответ на Ваш вопрос. Экспериментально электрическое поле обнаруживается по силе, которая действует на пробный заряд помещённый в поле. Эта сила прямо пропорциональна величине заряда и напряжённости поля. Это можно считать определением поля и его напряжённости. Т.к. напряжённость [потенциального] поля - это градиент потенциала, то потенциал можно изменить на любую константу (сместить начало отсчёта) - это не изменит напряжённости. Потенциал - штука самостоятельная, т.к. в определённых квантовых эффектах потенциал проявляется сам по себе, даже в тех областях, где напряжённость поля равна нулю. Но об этом можете пока забыть, т.к. в классической электродинамике потенциал можно считать вспомогательной величиной, а "настоящей" - напряжённость поля.

[rustot]

Sergei32 в сообщении #1298404 писал(а):

Так самостоятельное "потенциал" понятие или нет

То что у вас есть произвол в выборе того какой именно потенциал назвать "нулем" не делает его несамостоятельной величиной. Отличаются ли объективно высота полета птицы и самолета? Отличаются. Значит это самостоятельные величины которые можно сравнивать на больше/меньше. При том что выбор нуля произволен, можно нулевой высотой считать и центр земли и уровень моря и уровень асфальта.

Аналогией (правда двумерной) соотношения между величиной поля и величиной потенциала будет вектор в направлении максимального уклона местности и карта высот местности. Плоскогорье - это место где поле (уклон) нулевое а потенциал (высота) ненулевой. Чем оно отличается от другого плоскогорья где поля тоже нет? Потенциалом. При этом между двумя плоскогорьями может встретиться и гора и овраг - потенциалы в этих двух точках ничего об этом не говорят.

Sergei32 в сообщении #1298404 писал(а):

Я так понял, что если взять один какой-то предмет, имеющий эл. заряд - то о потенциале данного предмета нельзя говорить безотносительно какого-либо другого.

За ноль можно брать например потенциал на бесконечном (большом) удалении от всех зарядов. Но можно взять и потенциал какого то конкретного предмета

[Sergei32]

Хорошо, спасибо.