Распространение электромагнитного поля в проводнике

[reterty]

У меня с давних пор существует недопонимание физики процесса распространения электрического (электромагнитного поля) в проводнике при ПРИЛОЖЕНИИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИЛИ ПОДАЧЕ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ. Обычно в учебниках пишут что такое возмущение рспространяется со скоростью света в среде и в очень длинных линиях при больших частотах переменного напряжения мгновенные значения тока в разных поперечных сечениях провода могут отличаться. НО..... при подаче переменного потенциала на один из концов провода, переменное электрическое поле направлено ВБЛИЗИ ЭТОГО КОНЦА ВДОЛЬ ПРОВОДА. С другой стороны из уравнений Максвелла следует, что электромагнитное поле распространяется всегда в направлении перпендикулярном обоим векторам напряженности электрического поля и индукции магнитного поля (электромагнитная волна всегда поперечна). Следовательно, возникшее на конце провода электромагнитное возмущение дожно распространяться радиально (перпендикулярно) к проводу. Однако же известно, что оно распространяется не только радиально но и вдоль провода. Почему??

[realeugene]

reterty в сообщении #1653297 писал(а):

ВБЛИЗИ ЭТОГО КОНЦА ВДОЛЬ ПРОВОДА

Не-а, всегда перпендикулярно поверхности проводника. Или почти перпендикулярно если учитывать сопротивление.

Всегда, даже в электростатике, нужно рассматривать (минимум) два проводника. Законы Кирхгофа - это следствие уравнений Максвелла. На самом деле, почти вся энергия электромагнитного поля почти всегда сосредоточена между проводниками.

[Alex-Yu]

reterty в сообщении #1653297 писал(а):

при подаче переменного потенциала

Вообще-то, строго говоря, слова "переменного" и "потенциала" исключают друг друга. Или одно, или другое. Но не то и другое одновременно! Точнее, в некоторых случаях (именно в некоторых!) возможно квазистатическое ПРИБЛИЖЕНИЕ. Но это приближение.

Что же касается длинных линий, то из электродинамики можно показать, что в некоторых (опять же лишь некоторых) случаях, например в двухпроводной линии, возможна Т-волна, которая ПОПЕРЕК точно такая же, как в электростатике. Но только поперек, вдоль линии ни о каких потенциалах говорить нельзя. Ибо не статика. В этом УСЛОВНОМ смысле можно говорить о напряжении между проводами линии в каком-то ОДНОМ поперечном сечении. Но в целом поле не потенциально, так что говорить о напряжении вдоль -- бессмыслица.


Кстати, тот же самый как бы парадокс можно увидеть в банальном трансформаторе. Между концами обмотки есть напряжение (в квазистатическом смысле). Но эти концы соединены проводом обмотки (его сопротивлением пренебрегаем). Но если соединены проводом (обмотки), то вдоль провода потенциал постоянен! Парадокс: с одной стороны напряжение есть, с другой -- его не может быть. Разрешение парадокса точно такое же: поле в целом не потенциально, говорить о потенциале провода просто бессмысленно! Этот случай несколько затуманивается законом индукции Фарадея, который при бездумном применении и приводит к этому парадоксу: вроде эдс (чисто статическое понятие, точнее квазистатическое), значит статика, но в статике вдоль провода не может быть разницы потенциалов.

-- Пт сен 06, 2024 15:15:35 --

realeugene в сообщении #1653307 писал(а):

Или почти перпендикулярно если учитывать сопротивление.

Еще может быть продольная компонента при учете инерции электронов. Но это хоть сколь-нибудь существенно только при очень высоких частотах, лежащих в ультрафиолете. Впрочем, если проводник -- разреженная плазма (например, ионосфера), то и в диапазоне МГц.

[realeugene]

Alex-Yu в сообщении #1653461 писал(а):

Но в целом поле не потенциально, так что говорить о напряжении вдоль -- бессмыслица.

Напряжение, по определению - интеграл от напряженности электрического поля вдоль заданной пространственной кривой. Оно определено без разницы, потенциально поле или нет. В приближении цепей с сосредоточенными параметрами магнитное поле сконцентрировано внутри отдельных элементов, как и вся электрохимия, и ненулевое напряжение вдоль замкнутого контура с таким включённым элементом сводится в модели к ЭДС внутри такого элемента. В электрохимии тоже по контуру в статике нуль, не важно.

[Alex-Yu]

realeugene в сообщении #1653475 писал(а):

Напряжение, по определению - интеграл от напряженности электрического поля вдоль заданной пространственной кривой. Оно определено без разницы, потенциально поле или нет.

Не писали бы вы безграмотных глупостей.... Впрочем, как угодно, мне абсолютно все равно какой бред вы тут напишите.

[realeugene]

Alex-Yu в сообщении #1653487 писал(а):

Не писали бы вы безграмотных глупостей....

Это вы просто не очень в теме:

https://en.wikipedia.org/wiki/Voltage

Цитата:

In this general case, some authors[18] use the word "voltage" to refer to the line integral of the electric field, rather than to differences in electric potential.

[amon]

reterty в сообщении #1653297 писал(а):

НО..... при подаче переменного потенциала на один из концов провода, переменное электрическое поле направлено ВБЛИЗИ ЭТОГО КОНЦА ВДОЛЬ ПРОВОДА.

В первом приближении грубая картинка такая. Пусть у нас есть очень длинный провод (опоясывает Землю по экватору). Пусть в какой-то точке стоит выключатель, а батарейка находится на другой стороне Земли. На контактах выключателя есть нескомпенсированные заряды (он типа конденсатор). При замыкании выключателя возникает локальная плотность тока (переменного - разряд конденсатора). Этот ток создаст электромагнитную волну. Волна побежит вдоль провода, для которой он - коаксиальный волновод. ТЕМ волна коаксиального волновода бежит со скоростью света по дороге заряжая поверхность провода и создавая условия для протекания тока внутри провода.

[Alex-Yu]

realeugene в сообщении #1653495 писал(а):

Цитата:

In this general case, some authors[18] use the word "voltage" to refer to the line integral of the electric field, rather than to differences in electric potential.

Мало ли придурков, которые пишут придурочные книжки и которых цитирует помойка, называемая википедией :) Кстати, такое, с позволения сказать, "напряжение" будет зависеть от пути, по которому взят интеграл, а не только от конечных точек этого пути. Если кому-то хочется заниматься подобными глупостями -- флаг в руки. А мне до этого дела нету.

[amon]

Alex-Yu в сообщении #1653461 писал(а):

Вообще-то, строго говоря, слова "переменного" и "потенциала" исключают друг друга.

Позанудствую. (Вы это и так знаете, это для других.) Если под потенциалом понимать то, что показывает вольтметр, то это правда. Если же взять электродинамическое определение потенциала $\mathbf{E}=-\nabla\varphi-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{A}}{\partial t},$ то таким потенциалом можно всегда пользоваться. Только его измерить нельзя.

[realeugene]

Alex-Yu в сообщении #1653524 писал(а):

Мало ли придурков, которые пишут придурочные книжки и которых цитирует помойка, называемая википедией :)

А вы предпочитаете строить свою посконную электродинамику с балалайками и кокошниками?

Alex-Yu в сообщении #1653524 писал(а):

Кстати, такое, с позволения сказать, "напряжение" будет зависеть от пути, по которому взят интеграл, а не только от конечных точек этого пути. Если кому-то хочется заниматься подобными глупостями -- флаг в руки.

Совершенно верно. А без этого у вас нет низкочастотных цепей переменного тока с законами Кирхгофа. И, да, осциллограф нужно подключать умеючи. Зависят показания, ох как зависят от того, по какому пути измерять.

[Alex-Yu]

realeugene в сообщении #1653570 писал(а):

А без этого у вас нет низкочастотных цепей переменного тока с законами Кирхгофа.

Всегда была (в квазистатическом приближении), а тут вдруг раз, и не стало :) Впрочем, мне доводилось видеть безграмотных персонажей, применяющих теорию цепей даже к антеннам (и другим ситуациям, когда теория цепей не применима). И рассуждающих, например, о распределении напряжения вдоль полуволнового диполя. Ну безграмотные на то и безграмотные :) И тоже книжки пишут. "Антенны" Ротхамеля, например. Ну да ладно, Ротхамель по профессии был ветеринаром, простим уж ему. Ну написал ветеринар радиолюбитель книжку... Вообще подобные книжки и раньше встречались (Ротхамель тому пример), но нынче их просто завались. Пишет кто ни попадя. И пишут полную бредятину. Свобода слова, видите ли... Хуже другое. Нынче даже в некогда приличных научных журналах пишут зачастую такое.... Человечество очень резво движется к очередным темным векам. Отупление всеобщее и весьма быстрое. В Доценко (очень приличный физик, кстати) неплохую статью об этом как-то, уже довольно давно, написал:"Пятое правило арифметики". Арнольд подобное писал тоже. Да и многие другие. Толку только нет и не будет. Потому что таковы социальные процессы. Так что хрен с ним, с напряжением. И с осциллографом тоже (уж что можно "намерить" осциллографом, некорректно его применяя, я знаю хорошо). Не интересно это все.

И зачем я это все пишу.... Это раньше я был молодым, наивным и считал, что если человек дурак, то это надолго. Теперь-то я знаю, что это не надолго, это навсегда... Ладно, пусть будет. Может кто из "проходящих мимо" прочитает, задумается. Что, впрочем, вряд ли.

[realeugene]

Alex-Yu в сообщении #1653617 писал(а):

Впрочем, мне доводилось видеть безграмотных персонажей, применяющих теорию цепей даже к антеннам

Э... Вы себя закапываете всё глубже и глубже.

https://dspace.mit.edu/bitstream/handle ... 706975.pdf
https://dspace.mit.edu/bitstream/handle ... 407050.pdf

[пианист]

(Оффтоп)

Alex-Yu в сообщении #1653617 писал(а):

В Доценко (очень приличный физик, кстати) неплохую статью об этом как-то, уже довольно давно, написал:"Пятое правило арифметики".

Да, вот она
Только я всегда думал, что Доценко математик (выпускник НМУ).

[realeugene]

Alex-Yu в сообщении #1653617 писал(а):

Всегда была (в квазистатическом приближении), а тут вдруг раз, и не стало :)

И какое ещё квазистатическое приближение трансформатора?

(Оффтоп)

Выглядит очень забавно, когда люди, ворча по поводу неграмотности окружающих, демонстрируют незнание классических работ и методов в обсуждаемой области.

[Alex-Yu]

пианист в сообщении #1653620 писал(а):

Только я всегда думал, что Доценко математик (выпускник НМУ).

Как бы то ни было, в Париж он перебрался из института Ландау и известен, в частности, работами по теории спиновых стекл. Теоретическая физика. Конечно, без математики в теоретической физике никуда. Хотя все же математика здесь специфическая, не очень-то математика по своей идеологии.

-- Сб сен 07, 2024 15:37:36 --

realeugene в сообщении #1653618 писал(а):

https://dspace.mit.edu/bitstream/handle ... 706975.pdf https://dspace.mit.edu/bitstream/handle ... 407050.pdf

Вот-вот. Прекрасный образчик современного стиля. Главное наукообразно вякнуть, а то, что этот вяк не имеет никакого отношения к вопросу... Ну кто с этим разбираться будет :)

А вообще пора заканчивать "кормить этого троля". Опять не удержался, уж извините (это не к нему). Впредь постараюсь воздерживаться. Если получится. :)