Возможно, со школы вы помните, что электричество у нас в розетке — это сплошной поток электронов, которые бегут по проводам от источника к потребителю, перенося энергию. К сожалению, это не так. Хотя бы потому, что при переменном токе, который, как раз у нас в розетках, электроны никуда не двигаются ровным строем, они просто дёргаются туда-сюда внутри проводника, оставаясь, по сути, на месте.
Как тогда в наш дом поступает энергия? Почему станция снабжает нас электричеством, а не мы её? Как вообще провода умудряются что-то куда-то передавать? Об этом расскажет Дерек Маллер в новом видео Veritasium.
Использованные источники:
Комментарии
видео содержит некорректную постановку задачи, что приводит к ошибке рассуждений
В чем претензия к электронам? Что Вы конкретно отрицаете? Какие рассуждения не корректны?
видео смотрели? Обсуждать непросмотренное бессмысленно
В таблице Менделеева изначально присутствовал элемент Эфир. Может быть, Владимиру Владимировичу нужно отдать распоряжение Александру Михайловичу об все таки изучении этого элемента? Тогда бы многие вопросы прояснились бы, В том числе и о электронике.
претензия в том, что товарищ рассматривает вектор поинтинга (тут он совершенно прав- его рассматривать надо) не только одну его составляющую- направление, а кроме направления надо бы еще и амплитуду рассмотреть. и тогда станет понятно, что распространяющиеся от проводов в перпендикулярном направлении ЭМ-волны несут пренебрежимо малую энергию, это раз, а основную долю энергии несут волны, распространяющиеся вдоль провода, и вот эти волны движутся со скоростью порядка скорости света (порядка! а не ровно, ибо диэлектрическая проницаемость, поверхностная волна и все такое- надо уравнения выписывать и решать, это нудно), а потому лампочка загорится не скоро. второй косяк- у статического электричества вектор поинтинга нулевой (магнитная составляющая поля равна нулю, поинтинг нулевой), но постоянный ток тем не менее вполне себе течет и обеспечивает передачу энергии, но если верить автору и считать, что энергию несут только вектора поинтинга- то ничего такого быть не должно. Третье, да, энергию переносит электромагнитное поле, факт. но вот снимает энергию с этого поля- именно ток, и именно электроны забирают энергию поля, а потом- сталкиваясь с атомами проводочков лампочки и передавая ее им- преобразуют ее в тепловую энергию лампочки.
Вот с третьим пунктом - по прежнему вопросы.
Во первых по факту выходит, что хотя ток, - это движущиеся электроны, - далеко не каждый движущийся электрон оказывается током. Слабо освещено в теории и еще слабее понимается общественностью.
Во вторых это в неявном виде вводит в определение тока понятие среды (ток - это упорядоченное движение электронов, т.е. в некоторой упорядоченной определенным образом среде). Что опять таки сбивает с толку, потому что всякие неявные определения, - прямой путь к путанице.
А в третьих в основных уравнениях Максвелла математическое определение среды отсутствует, порождая кучу кривотолков, и даже суеверий.
Не просто движение электронов - а направленное движение электронов
Куда, зачем и почему - это другой вопрос
я об этом и говорю: направление движения может задаваться только относительно чего либо, а в сущности - относительно среды транспортировки.
Однако среда в электродинамике то произвольно выкинута, то (когда без неё становится уж совсем невмоготу) столь же произвольно появляется в законах Ома, Ампера и тд. Причем и появляется то она как то криво, - в виде эмпирически определенных поправочных коэффициентов (ро, мю, эпсилон) к основным законам.
Если бы теоретики решили вопрос с относительностью тока и со средой, - не было бы этих кривотолков..
разочарую. ток- это направленное движение зарядов относительно наблюдателя, без всякой среды...
ога. как же, - типа стоит два наблюдателя лицом к лицу, между ними лампочка и аккумулятор соединенные в цепь. Для левого наблюдателя - аккумулятор питает лампочку, а для правого. - ток из лампочки заряжает аккумулятор.
Зашибись. Дайте две и ещё полста. разочарованный вы наш
Шарик, Вы балбес. Для обоих наблюдателей ток из источника течет через лампочку и возвращается назад в источник. Для обоих наблюдателей аккумулятор разряжается- накопленная в аккумуляторе энергия снижается. Для обоих наблюдателей лампочка выделяет энергию в виде света и тепла. и для обоих наблюдателей в проводах наблюдается направленное упорядоченное перемещение зарядов- тот самый электрический ток. И вообще- наблюдателям по большому счету фиолетово, аккум лампу питает, или лампа аккум заряжает, для них важен факт направленного перемещения зарядов через провода, и они это движения наблюдают. вот и все.
отнюдь.
Усугубим ситуацию.
Пускай петля провода замыкается не в 300к км от батареи, а на бесконечности.
Тогда можно полагать, что провода петли изолированы друг от друга - за любое конечное время электромагнитная волна не сможет пройти бесконечное расстояние вдоль линии
И что мы имеем? Мы имеем два провода (например, идеальных, без сопротивления), бесконечной длинны расположенных в метре друг от друга (в каждую сторону от батареи с лампочкой)
Эта конструкция обладает электрической ёмкостью и она (ёмкость) будет пропорциональна длине нашей конструкции. Поскольку длинна бесконечна, то и ёмкость бесконечна.
Соответственно, подав импульсом напряжение на нижнюю пару проводов от батареи, мы через ёмкость навели напряжение на верхней паре проводов., что привело к зажиганию лампочки
Претензия в том, что, хотя закон Ома выполняется в каждый отдельный момент вреенни, в предложенной схеме реактивные сопротивления (взаимная ёмкость между проводами, распределённая индуктивность линейного провода) будут катастрофически превалировать и искажать ожидаемый результат.
Фактически, подавая напряжение в эту конструкцию, мы имеем дело не с постоянным током, а высокочастотным импульсом. Свойства линии при этом будут совершенно иными, нежели на постояннке.
По факту, речь идёт о "не согласованной длинной линии".
Несогласованной, поскольку провода таки замкнуты накоротко, а не на сопротивление, равное волновому сопротивлению линии, поэтому у нас будет переходной процесс.
Волна, дойдя до конца петли, отразится от замыкания и вернётся к началу конструкции, вызывая перепады напряжения и тока.
И только по истечении времени ток станет постоянным и закон Ома можно будет наблюдать
Совершенно жёсткая подтасовка.
да ладно. Бесконечная емкость будет иметь бесконечное время зарядки. так что лапочка то может и зажгется, от наведенного импульса, но через бесконечное время. То есть опять имеем вырожденные условия задачи.
Закон Ома имеет ограничения, - он соблюдается только в физически существующей замкнутой цепи из проводников. Для теории он не годится.
неа
зажгётся сразу (поскольку по условиям там специальная лампочка)
Потому что фронт сигнала от включения батареи - высокочастотный в нашем случае и свободно проходит через ёмкость
отнюдь. Закон Ома, как и первый и второй закон Киргоффа, выполняются всегда. В любой отдельно взятый момент времени.
Просто если процесс скоротечен, то есть особенности в связи с потерями волны в пространстве. А так - выполняется. Для активного сопротивления. Или для активной его части, ежели сопротивление комплексное.
Да бросьте.
Предложение сделать цепь бесконечной лишает задачу всякого физического смысла. Ибо если принять что у такой цепи идеальное т.е. нулевое сопротивление, то придется принимать и то что у нее отсутствует емкость и индуктивность.
А у так у увас выходит что "невыгодные" параметры вы отменяете , а "выгодные" оставляете. Даже какую то "специальную" лампочку на ходу выдумали. Это методологически недобросовестно.
Дело в том, что 300000км - тоже дофига и все описанные эффекты будут присутствовать в полной мере. Предположу, что переходной процесс, до того как можно начать пользоваться законом Ома невозбранно, займет 3-5 секунд.
Но нынешние мозги не догоняют, что расстояние влияет. Потому и требуется довести до абсурда, что бы вывести из спячки.
Про лампочку, насколько помню, у автора было, что она у него загорается тут же, как ток пошёл, безотносительно его величины
в ролике все элементы идеальные - линия без сопротивления индуктивности и емкости, лампочка мгновенного действия. Т.е. методологически все верно.
А в вашем предложении продлить линию в бесконечность, часть параметров реальные а часть идеальные. т.е. методологическое заблуждение. или с учетом вашего упорства - сознательное шельмование. больше ничего объяснять не буду.
повторюсь.
Сопротивление, ёмкость и индуктивность имеют различную природу.
Если сопротивление можно обнулить (сверхпроводник, например), то ни ёмкость ни индуктивность убрать не выйдет. Они "встроены" в электрическое поле.
Суть именно в том, что единицы, прочитав условия задачи (каюсь, я тоже не сразу въехал) сообразили, что абсолютно некорректно говорить о "постоянном токе" при наличии эффектов "несогласованной длинной линии".
вы идиот.
ни индуктивности ни емкости в реальной природе нет. даже самого поля нет. все это лишь математические абстракции различной степени криворукости.
даже самого поля нет (c)
прямо диалог на Патриарших.
Обойдемся без отрезания голов ( и лаже их отрывания котами-(Щредингера))
Но поле-таки есть...
Хотя бы между обкладками конденсатора.
Перестаньте гонять страуссов.
Оставьте уже старика в покое! Он до сих пор не вкурил квантовую механику, а вы ему про какие то поля и индуктивности. Тьфу, прости господи!
Старикан, судя по всему, верит лишь в то, что может пощупать своими руками. То есть, верит во все эти шарики, пружинки, шестерёнки... Может быть, даже в вихри, в волны и их интерференцию. Но увы, ведь, даже волны с интерференцией это, всего лишь, классическая механика.
Да вон, чего далеко ходить. Пропустим через узкую щель луч света. Как и следовало ожидать, свет разойдётся веером. Казалось бы, вот, вот он надёжный эксперимент, доказывающий верность принципа неопределённости Гейзенберга, а заодно и всей квантовой механики!
Так ведь нет! Хома и здесь умудрицца несогласиться, умудрится навести тень на плетень. Ну и что после этого вы хочите что-либо объяснить и доказать этому пациенту?)
"Пропустим через узкую щель луч света. Как и следовало ожидать, свет разойдётся веером. Казалось бы, вот, вот он надёжный эксперимент, доказывающий верность принципа неопределённости Гейзенберга" (с)
это не точно. Очень часто встречаю в последнее время встречаю такую интерпретацию (dx - мало, потому dp веером). Но! Можно обойтись и простым принципом Гюйгенса и классическими уравнениями Максвелла.
Не создавайте сущностей.
И квантовая механика - несколько не про то.
Эдак вы, батенька, чего доброго, поставите под сомнение и Теорию относительности старика Эйнштейна?
Помните его знаменитый эксперимент с релятивистским диском? Диск был раскручен до околосветовой скорости, в результате чего и в полном согласии с СТО и ОТО длина окружности диска уменьшилась. При этом длина радиуса осталась неизменной.
Да, диск выгнулся подобно чайному блюдцу. Нильс Бор самолично наклонялся к диску и рассматривал его и сбоку, и снизу, и сверху:
- Даз ист Фантастишь!
Воскликнул знаменитый норвежец, вынул изо рта трубку и обнял старика Эйнштейна.)
А что вы хотели - ведь диск был изготовлен на фабрике по выпуску калош, так как деньги выделенные на эксперимент были разворованы. А скорость на поверку оказалась не такой уж околосветовой - если конечно не считать лампочки, находящейся с рядом резиновым диском.
Бор конечно был поражен талантом Эйнштейна-экспериментатора, так как только он один и мог изготовить из веревки, палки, старой калоши и настольной лампы - экспериментальный стенд ценой 1 миллион зелени.
блин, не выдумывайте.
Поле это всего лишь математический прием. так же как интеграл. Пока вы используете интеграл для вычислений (и держите в уме граничные условия применимости этих вычислений) - все в порядке.
Но как только наделяете интеграл самостоятельной физической сущностью, - знайте у вас шиза.
Максвелл когда писал свои уравнения об этом еще помнил. А вот его последователи окончательно с глузду съехали и превратились в Ученый Люд:
чего уж тут выдумывать.
Зарядил конденсатор (заряды на обкладках есть - теперь суй предметы хошь проводник, а хошь диэлектрик и смотри на разные проявления. Причем предмет обкладок не касается, а эффект есть) .
Золотые слова
"всего лишь математический прием. так же как интеграл."
Только у вас половина современной физики построена на энтих самых интегралах по траекториям. Начиная от творчества Фейнмана, и кончая эффектами Аоронова-Бома ( родственник нашего ТС???) и многими другими приколами теорфизики.
и чо? пока исчисляющий помнит что и чем он исчисляет, и помнит границы применимости, - исчисляйте себе наздоровье.
А вот когда как вы в первом абзаце начинает путать реальные проявления и абстракцию, - от тута и начинается бяда..
то есть проблема не в матаппарате а в голове исчисляющего.
"когда как вы в первом абзаце начинает путать реальные проявления и абстракцию, - от тута и начинается бяда.. "
не понял...а можно поподробнее..( а то обидно понимаешь).
У вас два заряда (хоть шарики, хоть пластинки) разноименные + - , зафиксированные в пространстве. В любой точке между ними ПОЛЕ. Я могу и про заряды забыть, но поле - то есть.
Как свет умерших звезд доходит (с)
Средняя школа (СССР-тоже) колебательный контур (R и C)- Ну и!!. см. что будет с этим полем когда начнут колебаться заряды ( заколебали уже) .
То, что кто-то не догоняет, что у электрона и у дырки есть своя подвижность, никак не влияет на работу сцинциллятора. В свой срок они (и их потомки) добредают до обкладок конденсатора и создают ТОК ( не тик-ток, а ТОК).
бред конечно. Между ними - среда. Которая состоит из каких то там частиц, и которые эти частицы этими зарядами как то там выведены из состояния своего естественного равновесия.
Пока между обкладками диэлектик, - все казалось бы зашибись. Есть молекулы (эдакие огромные полуэластичные дуры) которые якобы растягиваются этими зарядами в сардельки и цепляются одна за другой, выстраиваясь в цепочки (поляризуются в диполи, которые сами представляют собой пару зарядов поменьше плюс с минусом) Вот для описания всего этого цирка из реальных частиц, и придумана такая математическая абстракция как поле. По сути это идея как у интеграла, но для "интегрирования" векторных величин. Чисто для того чтобы не суммировать все вектора всех диполей один за другим на арифмометре.
Реальные физически проблемы начинаются там где конденсатор - вакуумный. Частиц - нет, растягиваться и поляризоваться в диполи -нечему, а заряд на обкладках - он, гад этакий, таки есть. Эфир, который можно было бы назначить ответственным за такой бардак, - отменили административно командным методом...
Вот тут и получилось что поле, как приведение, начало материализоваться в самостоятельную квази-сущность, для которой нет реального физического тела.
А что прикажете инженерам делать, если устройства считать-то как то надо? И надо отметить что устройства посчитанные таким образом вполне прилично работали... что неудивительно, ибо метод то железобетонно-рабочий.... а уж на каких принципах они там работали в реальности, - это вопрос отдельный...
Относительно дырок вы заблуждаетесь. Дырки это не носители, в природе, физически, их вообще нет. - это чисто технологический феномен. По сути дырка - это искусственно созданная нехватка электрона там, где он обязан быть (вакансия). Дырочная проводимость возможна только в специально приготовленных полупроводниковых структурах. в проводниках её нет и быть не может по определению.
Вообщето дырки не относятся к понятию поля, и их нет необходимости привлекать.
какой-то бред ( и его непрестанный генератор...)
Вроде слова правильные, а по сути... ( прямо цитата с аватарки). Вот к чему приводит начетничество СССР (марксизма хватит для описания всего) и собственные домыслы (как у деда Щукаря).
"Пока между обкладками диэлектик, - все казалось бы зашибись."
А если там вакуум. Самый натуральный???
"Эфир, который можно было бы назначить ответственным за такой бардак, - отменили административно командным методом..."
это Вам отменили марксисты в марксистко-ленинских академиях ( и вы с этим и живете как с костылем), а так -то оставили (вон даже в видео ТС и уравнениях максвелла /mu_0 , /epsilon_0 - проницаемости вакуума).
Есть молекулы (эдакие огромные полуэластичные дуры)- акварель девка хорошая (с) Вероятно вы не представляете как посчитать дипольный момент у сложной молекулы, только на пальцаХ про фалосы
"Относительно дырок вы заблуждаетесь. Дырки это не носители, в природе, физически, их вообще нет. - это чисто технологический феномен. По сути дырка - это искусственно созданная нехватка электрона там, где он обязан быть (вакансия)."
ну да, ну да Жююпа есть, а слова такого нет.
Какое счастье, что основная масса народонаселения УЖЕ выключена из обсуждения всего нового. Столько времени можно съэкономить и сил...
За сим, откланиваюсь и прекращаю участие в этой дискуссии
[зевая] а нафиг вы вообще включались, если ваша картина мира абсолютно непротиворечива и полна? Сидели бы себе и привычно гордо фапали бы ненавистью на мою аватарку.
а то заладили: дырки всякие, вакуум... взрослей школоло - купи айфон, возьми ипотеку, разведись, - и не морочь людям голову..
Между прочим, у Максвелла все было показано и рассмотрено все на примере вращающихся шестеренок.
https://a-shestopalov.livejournal.com/183099.html
И последнее: Все, чем оперируют современные физики, все эти кварки, мезоны, протоны и электроны с их спинами – суть столь же научная и столь же точная модель нашего мира, как зубчатые колеса Джеймса Максвелла в созданной им модели электромагнетизма.
Да, я хорошо помню этого юношу...
- Джеймс, Джеймс Максвелл, милорды!
Представился он нам с лордом Кельвином. Дело было в одном из лондонских клубов, куда мы зашли пропустить по бутылке-другой старого шотландского виски. На дворе стоял декабрь, с моря на город надвинулся тяжёлый солёный туман, оставляющий на губах солёную горечь после поцелуя... С неба беспрестанно лилась вода, в общем, погода была отвратительная, бр-р...
Ну, что сказать? Не забывайте, что в те времена ещё не было компьютеров с их мониторами. И даже синематограф только-только ещё пробивал себе дорогу, где-то там, на диком западе Северо-Американских Соединённых Штатов...
Это нам сегодня легко представить себе дискретный квантовый мир, подобный кадрам в синематографе или на экране компьютера. Легко представить и струны, подобные пикселям экрана...
В те же, героические и приснопамятные времена, в нашем распоряжении были, разве что, колёса от телеги, да шестерни от паровой машины, вращающей коленчатый вал дизеля... где-нибудь на дредноуте.)
если линия без индуктивности- то вокруг нее не создается магнитное поле, и никакого вектора поинтинга в перпендикулярном направлении не возникает, и тогда в ролике все вообще становится методологической ерундой.
в догонку.
Волею судеб активные и реактивные свойства эклектической цепи всегда имеют различные области применения.
Например, если вы возьмёте любую электронную схему, то вы сможете увидеть что авторы практически всегда считают что сопротивление проводников равно нулю, и, одновременно, всегда помнят об их ёмкости и индуктивности, расставляя тут и там блокирующие ёмкости.
Часто указывая конкретные места, где они должны стоять
это ваша проблема, что вы читаете авторов-шизофреников. "тут играем - тут не играм. здесь рыбу заворачивали".
Всё, больше не желаю обсуждать.
добро пожаловать в физический мир.
Всегда есть вещи, которыми можно пренебречь, не потеряв сути процесса, и те, что кардинально влияют на него.
Автор видео поставил народ в тупик, проигнорировав реактивности в своей схеме. Поэтому я с чистой совестью игнорирую активную часть.
Вы имеете полное право выбирать, что учитывать, а что нет. Вот только результат может быть в разительном несоответствии с наблюдаемыми эффектами.
Проще всего это можно объяснить обывателю на примере. Вот перед нами сеть 220 вольт и с нагрузкой 22 Ома. Следовательно, сила тока будет 10 ампер. Да, это типичная сеть с электрическим чайником.
Что там у нас ещё, энергия и мощность? Ну так, мощность чайника будет 2,2 кВт. И за время своей работы он потребит количество энергии, равное произведению 2,2 кВт на время, прошедшее от момента включения и до момента отключения.
Теперь, подключим последовательно(!) к первому чайнику ещё один, такой же. А напряжение в сети увеличим в 2 раза до 440 вольт. Что изменилось?
Сила тока осталась прежней, равной 10 ампер. А вот количество передаваемой энергии изменилось, то есть, увеличилось в 2 раза. Отсюда даже самому закоренелому неучу и невежде будет понятно, что энергия передаётся не по проводам! Во всяком случае, не только по проводам.
А где? В пространстве между проводами. Почему нагревается именно спираль в чайнике, а не подводящий к ней провод? Плотность тока в нагревательном элементе на несколько порядков больше. Впрочем, как и скорость направленного движения электронов.
И тут я являюсь сторонником лорда Томпсона (в девичестве Кельвина). Старик любил сравнивать электрическую сеть с водопроводом, в котором скорость движения воды увеличивается в узких местах. Потом уже пришли эти самоуверенные юнцы, как их там... Максвелл и Хэвисайд. И смех и грех, одним словом!)
Полагаю, когда ваш чайник вскипит, он будет полным электронов, которые быстро прибыли по электрическому проводу и не смогли так же быстро пройти по спирали нагревателя :)))))
Затор, короче, возник :))))
Да, спасибо коллега. Вы, как никто другой, умеете схватить саму суть. Да, я про чайник, наполненный электронами...
В этой задаче есть один нюанс. Надо рассматривать не один, а два случая: с одним выключателем и с двумя, по обе стороны от батареи.
В случае с одним выключателем, заряды накапливаются на полюсах выключателя. И в момент замыкания цепи вдоль проводов начинает бежать поверхностный заряд. И вот, значит, бегут они, бегут... два поверхностных заряда навстречу друг другу...
Пока не встретятся на середине линии. Что же тогда произойдёт? Ничего особенного. С этого момента можно считать переходной процесс законченным. И в цепи устанавливается ток. Ну и да, лампочка начинает гореть.
В случае же с двумя выключателями у каждого из полюсов батареи и одновременного их замыкания... будет наблюдаться тот же самый процесс. Два поверхностных заряда побегут навстречу друг другу и встретятся на середине пути. И только после этого в цепи установится ток. )
Мммммм... я было повёлся на Ваши рассуждения, но тут вспомнил красиво искрящую распределительную коробку, а потом - тёплые провода. Если я возьму упомянутых Вами чайников ещё несколько штук - пусть их будет десять, но подключу их параллельно друг другу. А ещё - я не буду втыкать оба провода в одну розетку, нет. Я возьму один питающий провод и воткну его в фазу на кухне, а другой утяну в бульшую комнату и подключу к земле там.
Будет ли разница в поведении проводов в зависимости от площади их сечения? Полмиллиметра диаметр, миллиметр, два, три. Ведь есть же причина в установке предохранителей в щитках перед вводом в квартиру.
а разве не дырки, "передвижение" которых напоминает бег солнечного зайчика? вроде так объясняли
ну электричество это вещество, а не ахинея рассказанная этим мудаком, который еще и путает людей
кому интересно подумайте почему плотность по другому вес заряженного аккумулятора больше
Плотность - больше, вес - тот же.
произошла химическая реакция, спровоцированная током зарядки. Часть электродов растворилась в электролите, что привело к увеличению его плотности.
Весом электронов, попавших в аккумулятор, можно пренебречь
> плотность по другому вес
Любопытно, в какой школе такому учат?
> вес заряженного аккумулятора больше
Возьми на кухне весы, возьми смартфон. Взвесь заряженный и разряженный. Потом видео нам покажешь, посмеёмся. (можно, конечно и автомобильный аккум взять, если хочешь)
где-где, -в ЕГЭ!
Страницы