ЧК_МИФ /ЛИКБЕЗ/ 3_2 Постоянный электрический ток (Минимум теории)
ฝัง
- เผยแพร่เมื่อ 2 เม.ย. 2023
- ЛИКБЕЗ -------- Отствупать некуда:
Невладение этим == НЕУД без обсуждения
Раздел - 3 Электричество и магнетизм
Тема - 2 Постоянный электрический ток
Лекция -- 0 Обхор: постоянный ток, закон Ома, законы Кирхгофа,
закон Джоцля-Ленца
Вопрос -- 1 Как бы "Теория"
Уролвень сложности 1--
С самых первых минут, Вы Ещё и издеватель. Меня приговорили к вышке ещё в 2000 году. Спасибо моему физику, при всей моей тупоголовости он даже умудрялся мне ставить пятёрки, думаю если бы были Вы даже кола бы не заслужил. Спасибо Вам! Лучший думающий физик всех времён и народов.
Спасибо вам большое за то что вы делаете!!!
Разность потенциалов фи2 минус фи 1у вас, на самом деле это изменение потенциала. Действительная разность потенциалов это фи1 минус фи2 и она положительная в вашем случае. А в остальном лекция замечательная. Спасибо вам.
моё уважение, спасибо Вам
Спасибки :)
Спасибо! А что означает "ЛИКБЕЗ -------- Отствупать некуда:"?
29:00. Спасибо . Но , представляется , что в формулировке закона Ома для пассивного участка , характеристика «однородный» - не нужна . В школе изучают участки цепи , состоящее из соединённых параллельно и последовательно резисторов . Для такого участка сила тока идущие через него пропорциональна напряжению , приложенному к его концам ( то есть выполняется закон Ома ) и этот участок можно характеризовать общим сопротивлением . Но такой участок нельзя считать «однородным» . С уважением, Лидий
@user-pd7js7cy9m
10 часов назад
29:00. Спасибо . Но , представляется , что в формулировке закона Ома для пассивного участка , характеристика «однородный» - не нужна " ------------------------------------------
раз-умеется не нужна!. Толшько вот беда в том, что вот уже несколшько десятилетий в
школьных учебниках по физике из каких-то высших педагогических соображенйи ПАССИВНЫЙ участок цапи (где не действу.ют стопронние силы) назвают ОДНОРОДНЫМ, а АКТИВНЫЙ участок (где имеются слы сторонние) нвазывают НЕОДНОРОДНЫМ.
Педагогика - сложнейшая наука и далеко не всегда физики способны подняться до высот понимания ПЕДАГОГИКИ и МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ. Там рулят истинные мастера своегог дела :)
Спасибо. 11:37. « рой мошек» , « дуновение ветра» - это Ландсберг !!! Где мои 17 лет ?? . С уважением , Лидий
@user-pd7js7cy9m
13 часов назад
"Спасибо. 11:37. « рой мошек» , « дуновение ветра» - это Ландсберг !!! Где мои 17 лет ?? . С уважением , Лидий "-------------------------------
Спасибо за информацию. У меня к счастью были такие хорошие учителя физики, что я не читал каких-либо курсов начального уровня. Я обучался по самым здатовскому учебнику Иосифа Абрамовича Соловейчика, в котором и приводилось сравнение с мошками на ветру. Возможно, оно было позаимствовано у Ландсберга, или наоборот не знаю. Сейчас этот учебник издан с некоторым моим участием, однако лучшие аналогии в официальное издание по понятным причинам не вошли. Например, работа накопительной ёмкости Соловейчиком сравнивалась с работой бачка унитаза, который медленно накапливает воду и выдаёт её всю в больших количествах но за короткое время. В оригинальности этой аналогии у меня, пожалуй, не возникает ни малейших сомнений.
@@Ski_tiger Благодарю за отклик ! С уважением, Лидий
Пользователь Алексей Бойченко добавил комментарий: "На 39:07 разве площадь сечения проводника должна быть в знаменателе?"
3 часа назад ----- нгети, все ОК. Просто в выражение для сопротивления вхождят и длина проводника, и площадб пмоперечного сечения, которые просто сокращаются с насторожившими Вас. :). В дифференциальную форму закона Ома L и S вообще не входят....
"Удивительное рядом!"
. Представим: над дорогой, проехав машине, поднялось облако пыли, погода спокойная и пыль по тихоньку оседает. Но вот поднялся ветер, унёс он всю пыль и по пути раскрутил лопасти ветрогенератора - КАКОВО ЗНАЧЕНИЕ ПЫЛИ В СКОРОСТИ/СИЛЕ РАСКРУТКИ ЛОПАСТЕЙ ???
. Ветер также состоит из частиц, но тут важно, что он есть та самая воздушная среда и ни какие дополнительные частицы для совершения работы не нужны!
. То же и в электричестве - совершают работу потоки эфира (среда ЭМ явлений) а не в поток попавшийся электрон-пустышка!
Virigis
."Ветер также состоит из частиц, но тут важно, что он есть та самая воздушная среда и ни какие дополнительные частицы для совершения работы не нужны" ------- чушь пишите: поток воздуха с явчтицами пыли будет воздейстоввать на лопости генератора совсем не так, как поток чистого воздуха хотя бы потому, что частицы пыли, когда-то разогнанные выетром запасли в себе часть энергииот тех элементов потока, которые из-зща множества причин на вертущки не долетят. Кроме того аэродинамика воздушных сасс сильно зависит от пылевых включенимй, т.е. ветер из пыльного воздуха дует совсем не так, как чистый. Эсли даже на уровне классической механгики у Вас нет понимания элементарных вещей, а стильизложения не слишком-то этичен - никакого смысла и интереса продолжать с Ввами бесчеду не вижу. Тем более, что дальше Ваш текст содержит еще большие глупости. САКУЧНО!
@@Ski_tiger, я описал элементарноочевидное, но не настаиваю!
Пересмотрел много видео по этой теме и только Аланакян Ю.Р. из МФТИ в лекции №5 подробно остановился на моменте откуда все же берется поле в проводнике и соответственно потенциал. Почему лекторы обходят этот важнейший вопрос, и вы в том числе (справедливости ради вы затронули этот вопрос 48:13, но предельно кратко), не понимаю. У Матвеева в учебнике кстати есть уточнение что даже если проводник однороден то поле не обязательно будет однородным, для этого достаточно проводнику иметь не симметричную геометрию относительно оси проводника.
Сергей Енотов
"Пересмотрел много видео по этой теме и только Аланакян Ю.Р. из МФТИ в лекции №5 подробно остановился на моменте откуда все же берется поле в проводнике и соответственно потенциал." ------- поле СОЗДАЕТСЯ внешними источниками. Этот вопрос напрямую не относится с теории проводимости металлов.
"Почему лекторы обходят этот важнейший вопрос, и вы в том числе (справедливости ради вы затронули этот вопрос 48:13, но предельно кратко), не понимаю." --- не понимаете, потому, что плохо слушаете и читаете. Это лекции, которые должны воспроизводить двоечники на последней пересдаче для того, чтобы не быть отчисленными. Теперь ПОНЯЛИ? :0
"У Матвеева в учебнике кстати есть уточнение что даже если проводник однороден то поле не обязательно будет однородным, для этого достаточно проводнику иметь не симметричную геометрию относительно оси проводника" --- странное утверждение. Однородность для всех нормальных люде означает независимость от точки пространства. Однородный проводник (по определению однородности) - это проводник с постоянным поперечным сечением и неизменным химическим составом по его длине. Имеется ввиду человеческое определение ОДНОРОДНОСТИ, а не современное "школьное", где словом "однородный участок" заменили общепринятое понятие "ПАССИВНЫЙ"
@@Ski_tiger я и раньше понимал что создается источниками, я не понимал как. Из за этого момента явление казалось чудесным, не обоснованным. А про двоечников я понял и услышал, но в других лекциях по постоянному току (МГУ, МФТИ), даже L4 , так же но на другом уровне сложности.
Кстати когда стал копать эту тему выяснил что этим вопросом задавались и "на западе" некоторые методологи образования и ученые. Есть статьи "Voltage and Surface Charges What Wilhelm Weber already knew 150 years ago", "The surface charges and the examples of J H Poynting on the transfer of energy in electrical circuits M Matar and R Welti", "Understanding Electricity and Circuits: What the Text Books Don’t Tell You Ian M. Sefton", "A unified treatment of electrostatics and circuits Bruce A. Sherwood" рассматривающие эти вопросы с точки зрения методологии. Но ваш аргумент я услышал.
По однородности вот цитата из Матвеева:
"Плотность постоянного тока по сечению проводника распределена,
вообще говоря, неравномерно. Чтобы в этом убедиться, рассмотрим
участок искривленного проводника с круговым поперечным сечением
[речь идет об однородном проводнике (у = const)]. Изогнутый участок
проводника следует представить себе вырезанным из недеформирован-
ного куска материала, поскольку в изогнутой проволоке имеется дефор-
мация и условие однородности для нее, строго говоря, не выполняется,
а вся картина распределения плотности тока усложняется.
Вблизи поверхности проводника плотность тока можетбыть направ-
лена только по касательной к поверхности. Это означает [см. B5.1)J,
что напряженность Е поля вблизи поверхности проводника касательна
поверхности. Следовательно, эквипотенциальные поверхности перпенди-
кулярны его поверхности. Если участок проводника изогнут, то, оче-
видно, две близкие эквипотенциальные поверхности не могут находиться
на неизменном расстоянии друг от друга во всех точках внутри
проводника. Например, в кольцевом проводнике круглого сечения
расстояние между эквипотенциальными поверхностями на внутренней
части кольца меньше, чем на внешней. Поскольку расстояние между
соседними эквипотенциальными поверхностями изменяется, изменяется
и напряженность электрического поля в соответствующих точках экви-
потенциальной поверхности. Отсюда [см. B5.1)] заключаем, что в одно-
родном проводнике плотность постоянного тока, вообще говоря, изме-
няется по сечению проводника. В круговом цилиндрическом прямоли-
нейном проводнике бесконечной длины эквипотенциальные поверхности
внутри проводника являются плоскостями, перпендикулярными оси про-
водника. Поэтому по всему сечению такого однородного проводника
как напряженность электрического поля, так и плотность тока постоянны."
Ну да, в чём-то Вы правы: на изгибах провода на поверхности скапливается некоторые избыточный заряд, который создает свое поле, искажающая его потенциальные поверхности и заставляющие носители зарядов двигаться криволинейно с ускорением. Однако надо учитывать, что направленное движение носителей при обычных токах имеет характерные скорости, много меньше характерных скоростей хаотического их движения ( если конечно пользоваться классической теории проводимости). Таким образом направленная квази равномерное и чуть-чуть ускоренное движение-это мелочь по сравнению со все время меняющимся и периодически жутко ускоренным движением реальных носителей ( если следовать классической теории). Кроме того, в рамках классической теории следует различать очень слабая средняя макроскопическое электрическое поле, связанная с макроскопической разностью потенциалов, входящий в закон Ома и быстро меняющееся, огромное по величине в непосредственной близости заряженными частицами трудно учитываемая микроскопическое поле, которая в основном и определяет микроскопические движения носителей, усреднения которых по ансамблю даёт макроскопическую плотность тока. Так что все волнующие вас эффекты- это малюсенькие добавочки на фоне глобальной электромагнитной ситуации, “ ощущаемой” проводнике носителями заряда. Заниматься учётом этих еле заметных добавок-дело мало благодарное. При этом надо понимать, что вся классическая теория проводимости в случае металлов имеет очень малое ( скорее Никакое) отношение к тому, что принято называть реальностью, а по сути является всего лишь нашими современными моделями проводимости. В рамках квантовой механики теория проводимости металлов строится совсем-совсем по-другому. Там главное в том, что Электрон находится в периодическом потенциале кристаллической решетки, которая с неплохим приближением может считаться бесконечной . Это приводит к тому, что в идеальных кристаллах возникает трансляционная симметрия, из-за которой Электрон в некотором смысле одновременно оказывается локализованным у всех узлов решётки проводника. Это идеализированная картина слегка искажается очень слабым внешним полем ( которое связано с напряжением), способным не более, чем слегка ухудшить симметрию описанной картины. В результате этого волновые функции носители зарядов чуть чёрточка чуть искажаются, что и интерпретируется как ток. На этом пути делается такое множество приближении, куда более существенных, чем взволновавшие вас, что познакомившись с ними Вы должны прийти в ужас и начать задумываться над куда более актуальными проблемами описание электропроводности, чем те, что действительно существуют в рамках классического обсуждения закона Ома.
Вот примерно как-то так (на мой взгляд) :)
@@user-qq2jr1bh1p Ну как Вам сказать :). Энергию , вообще говоря, переносят не столько носителя тока, а то, что в классике обозначается хитреньким словечком "поле" :), а на языке квантового описания это... Короче изучвайте квантовую электродинамику :)
1:00:54 . Спасибо . Предлагаю другой подход к выявлению физического смысла законов постоянного тока. ( на «школьном» уровне - может кому интересно ?? ). Закон Ома является частным случаем закона сохранения энергии . По определению : (1) { работа поля по перемещению заряда ‘q’ }=Aэ=U*q ; (2) {работа сторонних сил по перемещению заряда ‘q’ }=Аст=Э*q . По закону Джоуля - Ленца : (3) {тепловая энергия , выделившаяся при прохождении тока }=Q=I^2*R*#t . Тогда по великому ЗАКОНУ СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ : (4) Q=Aэ+Аст . Подставляем в (4) - (1) , (2) и (3) и , деля обе части на ‘#t’ , получаем , с учетом : (5) I=Q/#t - !!!!! I*R=U+Э !!!!
А как вывести закон Джоуля - Ленца ??
Рассмотрим однородный проводник длиной - ‘L’ , сечением - S , с концентрацией свободных зарядов n=N/(S*L) ; величина отдельного заряда - ‘q‘ . Под действием постоянного однородного поля заряды двигаются с постоянной скоростью «дрейфа» : {v} . Тогда сила тока через его сечение за время #t : I=#q/#t=q*#N/#t=q*n*#V/#t=q*n*S*{v}*#t/#t . Получаем : (6) I=q*n*S*{v} . ??? А почему это под действием постоянного поля заряды движутся с постоянной средней скоростью дрейфа ???? Видимо на них действует сила сопротивления среды проводника : Fсопр . Это сила сопротивления переводит энергию поля во внутреннюю энергию проводника , то есть в тепловую энергию ‘Q’ . По известной формулe для мощности вырабатываемой силой : (7) Ртепл=Fc*{v}*N ;где (8) N=n*S*L - полное число дрейфующих зарядов рассматриваемого проводника . Движение с постоянной скоростью под действием постоянной электрической силы напоминает установившееся движение при падении тел в атмосфере , с учётом сопротивления воздуха , когда сила сопротивления пропорциональна скорости , и при некоторой скорости становится равной силе тяжести. ГИПОТЕЗА : (9) Fc=k*{v} . Подставляем (9) в (7) , с учетом (8) - получаем : (10) Pтепл=Q/#t=k*{v}^2*n*S*L . Выражаем из (6) скорость «дрейфа» через силу тока ‘I’ и подставляем в (10) . ПОЛУЧАЕМ ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА : !!!!!! Q=[k/(n*q^2) ]*(L/S)*I^2*#t !!!!!! Значит : (11) R=(ro)*L/S , где (12) (ro)=k/(n*q^2). Напомним , что ‘k’ - коэффициент пропорциональности из (9) , характеризующий свойства вещества проводника. { этот вывод -« авторский велосипед». Если кто встречал аналогичный , буду признателен за ссылку } . С уважением , Лидий
@user-pd7js7cy9m
9 часов назад (изменено)
"1:00:54 . Спасибо . Предлагаю другой подход к выявлению физического смысла законов постоянного тока. ( на «школьном» уровне - может кому интересно ?? ). Закон Ома является частным случаем закона сохранения энергии " - уважаемый @user-pd7js7cy9m, то, что Вы написали вполне рузумно и не лишено смысла. Но Вы все арвно не смогли обойтись без предположения о характере зависимости от скорогсти эффективншй диссипативногй силы, обеспечивапющей передачу части энергии погля проводнику в виде тепловой энергии. Именно в обосновании факта линейной связи между этой силой и скоростью носителей и состоит основная трудность серьезного обоснования закона Ома. Ведь имеется множество электропроводящих сред, для которых ток не является линейной функцией приложенной разности потенциалов (например, плазма). Погэтому без анализ-а условий движени носителей в прровроднике закон Ома не обосновать... А вот этот аналих классическая физика толкком обеспечить не может...
@@Ski_tiger Почти про плазму)
Нарисовал на экзамене ВАХ газоразрядного прибора, а преподаватель хрясь по моему графику прямую линию и спрашивает: Растолкуй мне, любезный, как это так одному и тому же значению напряжения соответствует два значения тока? Может великий Ом ошибался?
@user-cj6jy3py3w
"Может великий Ом ошибался?" ---- в плазме нередко встречается многое, что и не снилось ни великому Ому, ни Вашему преподавателю.... :)