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.
 
 Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 09:23 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/09
7060
Тут рядом возникла интересная тема . Тема меня заинтересовала не сама по себе, а сугубо исходя из моих практических интересов. Я осознал, что не понимаю смысл понятий, которые обсуждаются в той теме. Основные четыре понятия, которые у меня вызывают затруднения следующие. Что есть электроэнергия? Что есть передача электроэнергии? Какие объекты передают передают эту электроэнергию? В каком месте находятся эти объекты?

Как топик-стартер, я должен тут привести свои попытки ответов. Я думаю, что понятие электроэнергии можно считать в данной теме фундаментальным и неопределимым. Нам просто важно знать некие её свойства. Они следующие. Электроэнергия связана с электромагнитным взаимодействием. Она задаётся неким числом. Она присуща неким объектам. Она может передаваться от одного объекта к другому. В нашем случае идёт передача этой электроэнергии от её источника к её приёмнику. Поэтому слово "передача" тоже есть понятие фундаментальное и неопределимое.

А вот дальше вопросы становятся более содержательными. Какие же объекты передают эту электроэнергию? (Сражу скажу, что в данной теме мы будем говорить об электрических токах и полях бытовой частоты - десятки, сотни, тысячи герц). На мой взгляд, объекты, которые переносят эту электроэнергию - это свободные электроны, которые находятся в проводе. Внутри этого провода возникает электрическое поле, которое вызывает движение электронов внутри этого провода. Я так понимаю, что если бы этого поля там не было, то с какой стати там бы возникло движение электронов? (Под движением я тут понимаю изменение параметров волновых функций электронов. Считаю, что углубляться тут в тонкости теории не стоит. Это не добавит понимания). Я так понимаю, что снаружи провода тоже возникает электрическое поле. Точнее, поскольку у нас ток переменный, будем говорить об электромагнитном поле. Но приложиться этому полю там особо не к кому. Там нет свободных электронов. Само поле у нас будет обладать энергией. Эта энергия будет переноситься уже другими объектами - фотонами (квантами электромагнитного поля). Но при наших частотах и значение этой энергии будет сильно меньше значения энергии, которую переносят электроны. И не переносят эти фотоны энергию от нашего источника к нашему приёмнику. Да и не особо влияют на движение свободных электронов в проводнике.

Значит выходит, что электроэнергия от источника к приёмнику передаётся посредством движения свободных электронов в проводе. Какая есть тут аргументация в пользу такого вывода? Мы наш провод можем окружить хорошим заземлённым экраном. Тогда снаружи провода электромагнитное поле практически исчезнет. Но это практически никак не повлияет на процесс передачи электроэнергии. Мы можем разрезать провод в некотором месте. Это никак не повлияет на процесс распространения электромагнитного поля снаружи проводника. Но вот передача электроэнергии у нас пропадёт. Как и пропадёт электромагнитное поле вокруг проводника. Что позволяет сделать вывод, что движение свободных электронов в проводнике создаёт электромагнитное поле вокруг него, а не наоборот. Сам процесс передачи электроэнергии вызывает некоторые наблюдаемые физические эффекты. А именно - разогрев провода. Разогрев воздуха вокруг провода практически не происходит.

Прошу не кидаться в меня тапками за мои примитивные взгляды. Но я , как топик-стартер, должен же предоставить какие-то попытки ответов на поставленные вопросы. Хотя бы для того, чтобы был понятен предмет обсуждения. Если я в чём-то заблуждаюсь, прошу меня поправить. Буду рад любому мнению по поставленным вопросам.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 09:56 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/09/14
4984
Сам термин "электроэнергия" является не физическим, а, скорее, техническим или бытовым. В таком - технически-бытовом - смысле электроэнергия - это ровно то же, что в физике работа электрического тока. Но, как правило, измеряется она в других единицах: не в джоулях, а в киловатт-часах. Впрочем, это сейчас несущественно.
Помимо работы электрического тока можно говорить об энергии электрического (либо электромагнитного) поля, а также о потенциальной энергии взаимодействия электрических зарядов. По сути, это три разных вопроса, и, как мне кажется, лучше их обсуждать не одновременно, чтобы избежать путаницы. Определитесь, что Вы хотите обсудить сначала: работу электрического тока ("электроэнергию"), энергию электромагнитного поля либо потенциальную энергию взаимодействия электрических зарядов?

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 09:59 
Аватара пользователя


11/12/16
13811
уездный город Н
мат-ламер в сообщении #1619488 писал(а):
Я думаю, что понятие электроэнергии можно считать в данной теме фундаментальным и неопределимым


мат-ламер в сообщении #1619488 писал(а):
Поэтому слово "передача" тоже есть понятие фундаментальное и неопределимое.


Фундаментальное и неопределимое - это из области интересов философов, а не физиков.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 09:59 


05/09/16
12038
мат-ламер в сообщении #1619488 писал(а):
Тут рядом возникла интересная тема
.

Там в первом же сообщении есть ссылка
EUgeneUS в сообщении #1619343 писал(а):
Вот тут умный человек читает лекцию на 2 часа

Посмотрите первые полчаса хотя бы (дальше там ремесленная специфика, но превые полчаса -- обзор темы и срывание покровов в целом).

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:01 
Аватара пользователя


11/12/16
13811
уездный город Н
мат-ламер в сообщении #1619488 писал(а):
На мой взгляд, объекты, которые переносят эту электроэнергию - это свободные электроны, которые находятся в проводе.


Да ладно. Энергия электронов на входе в провод равна энергии электронов на выходе из провода. И чего они переносят?

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:02 


14/01/11
3019
мат-ламер в сообщении #1619488 писал(а):
Я думаю, что понятие электроэнергии можно считать в данной теме фундаментальным и неопределимым.

Хм, почему бы вместо гадания просто не открыть учебник, где эти и связанные понятия даны строго и систематически?
Вообще, если уж думать о фундаментальных первоосновах, надо смотреть в первую очередь на электромагнитное поле. Энергия - лишь одно из его свойств.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:04 
Аватара пользователя


11/12/16
13811
уездный город Н
Mihr в сообщении #1619490 писал(а):
Помимо работы электрического тока можно говорить об энергии электрического (либо электромагнитного) поля


Работа электрического тока это и есть работа электромагнитного поля.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:08 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/09/14
4984
EUgeneUS в сообщении #1619495 писал(а):
Работа электрического тока это и есть работа электромагнитного поля.

Не понял. Каким образом это противоречит сказанному мной?

-- 24.11.2023, 10:11 --

Я имел в виду следующее. Вокруг каждого заряда есть электрическое поле. И можно говорить об энергии самого этого поля, можно вычислять её. Но это задача электростатики, она не имеет отношения к вопросу о работе электрического тока.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:19 


14/01/11
3019
Mihr в сообщении #1619497 писал(а):
И можно говорить об энергии самого этого поля, можно вычислять её. Но это задача электростатики, она не имеет отношения к вопросу о работе электрического тока.

Хм, почему это? Электрический ток по своей сути представляет движение носителей заряда под действием электромагнитного поля. И любая работа электрического тока -- это не что иное, как работа, совершаемая этим самым электромагнитным полем за счёт энергии этого поля.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:23 


05/09/16
12038
Ну, вангую не менее 10 страниц. С отсылками к уравнениям Максвелла, вектору Умова-Пойнтинга и всему, что сопровождает тему "электроэнергия на самом деле идёт вокруг проводов" :mrgreen:
ТС опять выбрал крайне мутную тему, в которой "здравый смысл" конфликтует с "реальным положением дел" (это ещё называют "всё не такое как кажется"), будут кривые аналогии с трубопроводом и т.п.

мат-ламер - я бы начал с того, что спросил бы у вас, как вы понимаете например что такое "силовое поле" (любое, в общем), "электростатическое поле", "магнитное поле", "электромагнитное поле", "электромагнитная волна".

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:24 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/09/14
4984
Sender в сообщении #1619499 писал(а):
Хм, почему это?

По соображениям методического характера. Чтобы избежать путаницы в голове.
А так - да, конечно. Всё взаимосвязано.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:27 
Заслуженный участник


21/08/10
2454
мат-ламер в сообщении #1619488 писал(а):
.... На мой взгляд, объекты, которые переносят эту электроэнергию - это свободные электроны, которые находятся в проводе. ... ...Эта энергия будет переноситься уже другими объектами - фотонами (квантами электромагнитного поля). Но при наших частотах и значение этой энергии будет сильно меньше значения энергии, которую переносят электроны. И не переносят эти фотоны энергию от нашего источника к нашему приёмнику. Да и не особо влияют на движение свободных электронов в проводнике.


Упомянутый "взгляд" глубоко ошибочный. Электроны энергию практически не переносят. Энергию переносит электромагнитное поле (даже при постоянном токе). Еще Хевисайд доказал в каком-то там тысяча восемьсот древнем году. А фотоны тут вообще ни при чем. На низких частотах электромагнитное поле классическое. Излишне говорить о его квантах (фотонах). Хотя если посчитать через фотоны, то получится то же самое, что и в классической картине.

Только не надо мне что-то об этом говорить, я отвечать на ваши рассуждения все равно не буду. Ибо, уверен, бесполезно. У вас сами основы мышления глубоко ошибочны.

P.S. В довольно раннем детстве я сам думал, что энергию переносят электроны. Так то в детстве, когда образования не было. И путь от необразованного человека к образованному невозможно заменить какми-то там "пояснениями". Это путь более серьезный. Намного.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 10:40 
Аватара пользователя


18/02/20
228
мат-ламер в сообщении #1619488 писал(а):
электроэнергия от источника к приёмнику передаётся посредством движения свободных электронов в проводе

Почитайте Фейнмановские лекции по физике, т. 6 с. 295.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 11:27 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/09
7060
Уважаемые помогающие! Давайте не будем спешить. У меня есть кое-какие дела, на которые я вынужден отвлекаться. Всем подробно отвечу. Извините, что не сразу. Мне тут советовали посмотреть видеолекцию. Мне уже её название ввело в священный страх и ужас. Поэтому я её сразу и не посмотрел. Обязательно посмотрю. Мне тут советовали посмотреть Фейнмана. Он оперирует понятиями, которые я в упор не понимаю. Он говорит про некий "поток энергии". Что есть это, я не знаю и таких слов в своём стартовом посту не произносил. Что есть энергия, я вроде представляю. Как определить количество энергии, которое протекло за данное время через данную площадку, я тоже представляю. Если у кого есть ссылка на чёткое определение понятия "потока энергии", прошу поделиться. Ввиду срочных дел я временно ухожу из темы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Передача электроэнергии по проводам - прояснение понятий
Сообщение24.11.2023, 11:45 


29/01/09
585
по 100500 разу https://www.youtube.com/watch?v=6Hv2GLtnf2c с вот этой коррекцией https://www.youtube.com/watch?v=MirpvMansc8

-- Пт ноя 24, 2023 13:00:23 --

мат-ламер в сообщении #1619506 писал(а):
Если у кого есть ссылка на чёткое определение понятия "потока энергии", прошу поделиться.

$\vec{S}=\frac{d E}{dS_n dt} \vec{n}$

https://alexandr4784.narod.ru/l02/l2_gl04_31.pdf
https://alexandr4784.narod.ru/l02/l2_gl04_32.pdf
https://alexandr4784.narod.ru/l02/l2_gl04_33.pdf

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 72 ]  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