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 Пред.  1, 2, 3  След.
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение08.04.2021, 16:23 


27/08/16
9426
JahgRep в сообщении #1513375 писал(а):
Но ведь заряженные частицы как раз таки движутся под действием поля источника и перемещаются, то есть поле совершает работу.
Поле совершает работу, когда положительный заряд перемещается из точки с большим потенциалом в точку с меньшим потенциалом. Точно так же, как и при качении тележки по горизонтальным рельсам сила тяжести не совершает над ней работы, и при перемещении заряда в идеальном проводнике электрическое поле не совершает над зарядом работу.

Но вы не понимаете другое. То, что рисуют на схемах в виде проводников - это идеализация. На самом деле, там проводника может не быть и компоненты будут соединены друг с другом непосредственно. Или будут проводники, но их сопротивлением можно пренебречь. То есть можно было бы и учесть сопротивление проводника, но оно всё равно очень малое и его учёт не повлияет заметно на решение задачи. И эти проводники могут быть соединены совершенно не таким образом, как нарисовано на схеме, но это, тоже, оказывается несущественным для рассматривамой задачи.

В конце концов, сами подобные схемы - это упрощение уравнений Максвелла, применимое на постоянном токе и достаточно низких частотах. Вам сейчас важно осознать, что любые модели в физике имеют свою область применимости, в которой они достаточно точны, но не обязательно абсолютно точны. В задачах, которые вы решаете, любой кусок металла всегда находится под одним потенциалом, соответственно, при перемещении внутри него зарядов электрическое поле никакой работы над зарядами не совершает. Именно так это выглядит на этом уровне рассмотрения, и этого достаточно для решения большинства электротехнических. А что там происходит в реальном металлическом проводнике с электронами требует более точных и гораздо более сложных физических моделей, в которые вам углубляться пока рано.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение08.04.2021, 16:52 
Аватара пользователя


22/07/11
835
realeugene в сообщении #1513454 писал(а):
...при перемещении заряда в идеальном проводнике электрическое поле не совершает над зарядом работу.
Надо добавить, если заряд перемещается равномерно (и поля нет), т.е. сила на него не действует. Иначе - ускоренное перемещение, есть и работа и, как следствие, возникает излучение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение08.04.2021, 17:52 


27/08/16
9426
Amw в сообщении #1513460 писал(а):
Надо добавить, если заряд перемещается равномерно (и поля нет), т.е. сила на него не действует. Иначе - ускоренное перемещение, есть и работа и, как следствие, возникает излучение.
Излучение, тоже, в модели с сосредоточнными параметрами отсутствует.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение09.04.2021, 20:41 
Аватара пользователя


24/03/21
28
realeugene в сообщении #1513454 писал(а):
JahgRep в сообщении #1513375 писал(а):
В конце концов, сами подобные схемы - это упрощение уравнений Максвелла, применимое на постоянном токе и достаточно низких частотах. Вам сейчас важно осознать, что любые модели в физике имеют свою область применимости, в которой они достаточно точны, но не обязательно абсолютно точны. В задачах, которые вы решаете, любой кусок металла всегда находится под одним потенциалом, соответственно, при перемещении внутри него зарядов электрическое поле никакой работы над зарядами не совершает. Именно так это выглядит на этом уровне рассмотрения, и этого достаточно для решения большинства электротехнических. А что там происходит в реальном металлическом проводнике с электронами требует более точных и гораздо более сложных физических моделей, в которые вам углубляться пока рано.

Под куском металла Вы подразумеваете резистор? Если да, то обычно мы в задачах считаем, что на резисторе есть напряжение, то есть разность потенциалов не нулевая.
И ещё у меня к Вам вопрос касательно работы поля при перемещении заряда по идеальному проводнику. В примере с тележекой сила направлена нормально к перемещению, и оттого работа нулевая. А как объяснить её отсуствие в случае с полем?

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение09.04.2021, 21:09 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
5003
ФТИ им. Иоффе СПб
JahgRep в сообщении #1513683 писал(а):
Под куском металла Вы подразумеваете резистор? Если да, то обычно мы в задачах считаем, что на резисторе есть напряжение, то есть разность потенциалов не нулевая.
Строго говоря, не нулевая. Но в радиотехнике сопротивление различных элементов, соединенных проводами, лежит в диапазоне от единиц до миллионов ом, а сопротивление кусочка медного провода с площадью сечения $ 0.1\; \text{mm}^2$ и длиной 10 см составляет одну тысячную ома. Поэтому, за исключением специальных случаев, сопротивлением проводов и падением напряжения на них можно пренебречь.
JahgRep в сообщении #1513683 писал(а):
И ещё у меня к Вам вопрос касательно работы поля при перемещении заряда по идеальному проводнику.
Вопрос - что считать идеальным проводником. Если это какой, не к ночи помянутый, сверхпроводник, то и поля в нем нет - ток течет без разности потенциалов. Если это кусок хорошего металла, то в нем электрон сначала разгоняется полем, а потом сталкивается с какой, попавшейся на пути, нерегулярностью кристаллической решетки, останавливается и потом все по-новой (на самом деле - все сложнее, но пока этой картинки достаточно). Поэтому средняя скорость электрона постоянна, а мгновенная меняется. Стукнувшись об решетку, электрон отдает ей часть своей кинетической энергии. Атомы решетки начинают сильнее колебаться, что означает, что при протекании тока провод нагреется.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение09.04.2021, 21:42 


27/08/16
9426
JahgRep в сообщении #1513683 писал(а):
Под куском металла Вы подразумеваете резистор
под куском металла я понимаю кусок металла.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение10.04.2021, 00:58 
Аватара пользователя


24/03/21
28
amon в сообщении #1513687 писал(а):
JahgRep в сообщении #1513683 писал(а):
Под куском металла Вы подразумеваете резистор? Если да, то обычно мы в задачах считаем, что на резисторе есть напряжение, то есть разность потенциалов не нулевая.
Строго говоря, не нулевая. Но в радиотехнике сопротивление различных элементов, соединенных проводами, лежит в диапазоне от единиц до миллионов ом, а сопротивление кусочка медного провода с площадью сечения $ 0.1\; \text{mm}^2$ и длиной 10 см составляет одну тысячную ома. Поэтому, за исключением специальных случаев, сопротивлением проводов и падением напряжения на них можно пренебречь.
JahgRep в сообщении #1513683 писал(а):
И ещё у меня к Вам вопрос касательно работы поля при перемещении заряда по идеальному проводнику.
Вопрос - что считать идеальным проводником. Если это какой, не к ночи помянутый, сверхпроводник, то и поля в нем нет - ток течет без разности потенциалов. Если это кусок хорошего металла, то в нем электрон сначала разгоняется полем, а потом сталкивается с какой, попавшейся на пути, нерегулярностью кристаллической решетки, останавливается и потом все по-новой (на самом деле - все сложнее, но пока этой картинки достаточно). Поэтому средняя скорость электрона постоянна, а мгновенная меняется. Стукнувшись об решетку, электрон отдает ей часть своей кинетической энергии. Атомы решетки начинают сильнее колебаться, что означает, что при протекании тока провод нагреется.

Изображение
Ну вот, например, если рассмотреть эту цепь. Как я понимаю, мы подключаем батарейку (на которой есть разность потенциалов) к проводнику, и под действием поля, создаваемого батарейкой, ток начинает идти через цепь. Здесь идеальный проводник, видимо, тонкие провода. Раз есть поле, оно всегда действует на заряд, а заряд перемещается под действием поля и значит, поле совершает работу на любом участке цепи. Так почему тогда можно считать, что идеальный провод не имеет напряжения и работа поля там не совершается? Или мы просто изначально отталкиваемся от закона Ома, математически имея, что раз сопротивление стремится к 0, то для любых точек идеального проводника разность потенциалов неразличима?

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение10.04.2021, 16:35 


20/12/11
308
На самом деле, провода на этой схеме - это лишь способ показать связь между элементами цепи человеку, который на эту цепь смотрит. Никакого физического смысла они не имеют. Можете считать, что ток идет от полюса батареи сразу на лампочку без каких-либо посредников. Вот что такое идеальные провода на схемах.
JahgRep в сообщении #1513708 писал(а):
что раз сопротивление стремится к 0, то для любых точек идеального проводника разность потенциалов неразличима?

Если бы она была различима, то на этом участке заряды должны были бы ускоряться, ведь против их движения не совершается никакая работа (работа сопротивления). Насколько я понимаю, это невозможно.

-- 10.04.2021, 17:53 --

Мне кажется, ваше непонимание можно переформулировать в следующий вопрос. Если взять два проводника одинаковой длины, подключенных последовательно, у одного сопротивление больше, у другого меньше, то почему на одном напряжение будет больше, а на другом - меньше. Если ответить на этот вопрос, то в предельном случае, когда сопротивление одного из них устремляется к нулю, станет ясно, почему на нем же напряжение будет стремиться к нулю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение10.04.2021, 22:43 
Аватара пользователя


24/03/21
28
1. Если я Вас правильно понял, то можно просто отталкиваться от того, что ток в нашем случае постоянный. На перемещении по идеальному проводу нет сил сопротивления, то есть по 2 закону Ньютона не должно быть и сил со стороны поля, иначе будет ускорение.
2. Исходя из 1 пункта я бы ответил на вопрос так. Раз сопротивление больше у одного, то и поле должно действовать на заряд внутри этого резистора с большей силой, чтобы заряд мог двигаться, несмотря на сопротивление. Отсюда и работа поля по подному перемещению будет различна вследствии разных модулей сил. А напряжение это и есть работа, то есть отсюда оно и больше на том, у которого сопротивления больше. Верный ход мыслей?

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение11.04.2021, 18:41 


20/12/11
308
Ну, в общем, да.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение11.04.2021, 21:17 


27/08/16
9426
JahgRep в сообщении #1513807 писал(а):
то есть по 2 закону Ньютона
Я вам очень не советую применять к электротехнике законы Ньютона. Они из другой оперы. Электроны в проводниках и близко не являются свободно летающими материальными точками. Вы должны учиться понимать границы применимости тех или иных физических моделей, чтобы не применять их всуе за границами их применимости.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение11.04.2021, 21:33 
Аватара пользователя


24/03/21
28
realeugene в сообщении #1513914 писал(а):
JahgRep в сообщении #1513807 писал(а):
то есть по 2 закону Ньютона
Я вам очень не советую применять к электротехнике законы Ньютона. Они из другой оперы. Электроны в проводниках и близко не являются свободно летающими материальными точками. Вы должны учиться понимать границы применимости тех или иных физических моделей, чтобы не применять их всуе за границами их применимости.

Просто я не понимаю, тогда за что зацепиться, чтобы уяснить всё это в электрической. В том году я чисто это воспринял после уроков по этой теме, видимо, не задумываясь об этом. А сейчас...
И в силу того, что предыдущий участник сказал про ускорения частиц, я подумал про законы классической механики. Но Вы, наверное, правы. Там уже и модели не те.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение11.04.2021, 21:40 


27/08/16
9426
JahgRep в сообщении #1513917 писал(а):
Просто я не понимаю, тогда за что зацепиться, чтобы уяснить всё это в электрической.
Тут как в старом анекдоте: "дети, понять это нельзя, это нужно запомнить". Запоминайте, что есть такие электротехнические явления, и что их нужно считать так-то и так-то. А когда (если) будете в институте изучать курс общей физики - в нём и будет дано первое нормальное хоть и тоже приближенное объяснение электрических эффектов в твёрдых телах, но тогда вы сможете понять, как из него следуют вот эти вот законы электротехники, которые вы сейчас изучаете на феноменологическом уровне, не пытаясь заглянуть слишком глубоко вглубь явлений.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение12.04.2021, 06:03 
Аватара пользователя


24/03/21
28
realeugene в сообщении #1513918 писал(а):
JahgRep в сообщении #1513917 писал(а):
Просто я не понимаю, тогда за что зацепиться, чтобы уяснить всё это в электрической.
Тут как в старом анекдоте: "дети, понять это нельзя, это нужно запомнить". Запоминайте, что есть такие электротехнические явления, и что их нужно считать так-то и так-то. А когда (если) будете в институте изучать курс общей физики - в нём и будет дано первое нормальное хоть и тоже приближенное объяснение электрических эффектов в твёрдых телах, но тогда вы сможете понять, как из него следуют вот эти вот законы электротехники, которые вы сейчас изучаете на феноменологическом уровне, не пытаясь заглянуть слишком глубоко вглубь явлений.

Принцип может и нормальный. Но я не могу просто взять и чисто зазубрить это. Мне нужно обязательно понять хоть на каком-то уровне.

 Профиль  
                  
 
 Re: Работа электрического поля
Сообщение12.04.2021, 09:19 


20/12/11
308
В любом школьном учебнике физики даются как раз механические интерпретации. Они, конечно, имеют ограниченный характер применения, но, по-моему, их вполне достаточно для объяснения того вопроса, который тут встал.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 38 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3  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