Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобраться.

Здесь принимаются все самые невообразимые вопросы... Главное - не стесняйтесь. Поверьте, у нас поначалу вопросы были еще глупее :)
illarionovsp
Прорезались зубы
Сообщения: 234
Зарегистрирован: Ср апр 29, 2009 22:22:13
Откуда: СПб

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение illarionovsp »

Ну хорошо. Здесь заряд, там космос, он большой. Как я могу сей заряд измерить? Вольтметр подсоединить? Так куда его подсоединять? Не догоняю.
Я тут дал определение конденсатора :)) . Вначале по тексту, а потом "находящихся под разными потенциалами". Если под одинаковыми, поля нет и ничего нет. Как та дверь. "Существительна и прилагательна" (С).
А всё динамическая ёмкость. Обмотка бифляром. Включена синфазно. Конденсатор налицо, а динамической ёмкости нет. В любом сечении Ux равно нулю. Плохо всё...
С ув., СП.
Реклама
Аватара пользователя
pashtet-kun
Родился
Сообщения: 11
Зарегистрирован: Чт сен 08, 2011 18:38:53

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение pashtet-kun »

Вообще-то во всех виденных мной учебниках сперва знакомятся с понятием емкости уединенного проводника как способности проводника накапливать заряд. Эта способность зависит от формы поверхности проводника, его размеров. Ведь заряды по поверхности распределяются так чтобы внутри проводника поле отсутствовало, т.о. достигается равновесное состояние зарядов в проводнике. А затем уже переходят к системе двух проводников - к конденсатору. В основу его устройства и положен тот факт, что емкость проводника возрастает при приближении к нему другого тела. Ну в этом случае уже говорят о емкости всей системы. Ну я это так понимаю )
Реклама
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение rustot »

в школе то учат как раз правильно. только потом это благополучно забывается и когда заходит речь о емкости проводника все начинают усиленно искать вторую обкладку. обнаруживают в качестве таковой землю и успокаиваются. хотя собственная емкость проводника сама по себе, а его взаимная емкость с землей сама по себе (и часто на порядки ниже)

в качестве модели, чтобы представить собственную емкость в качестве двухполюсной конденсаторной и изучить в мультисиме, можно дорисовать вторую обкладку на общий провод 'вселенной'. но только в качестве модели
Аватара пользователя
pashtet-kun
Родился
Сообщения: 11
Зарегистрирован: Чт сен 08, 2011 18:38:53

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение pashtet-kun »

rustot писал(а):А вот что мне непонятно. Потенциал проводника высчитывают как собственный заряд поделить на собственную емкость плюс заряд соседнего проводника помноженный на емкость связи. Но! Мы же приблизили проводник с нулевым зарядом, а потенциал уменьшился. Нужно подумать. Подредактирую позже.
Мне кажется здесь не совсем верная формула. Но суть не в этом. Ты забываешь, что при внесении нейтрального проводника не только на нем индуцируются заряды, но и сам внесённый проводник вызывает перераспределение зарядов в первоначальном проводнике. Что и приводит к уменьшению потенциала.
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
illarionovsp
Прорезались зубы
Сообщения: 234
Зарегистрирован: Ср апр 29, 2009 22:22:13
Откуда: СПб

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение illarionovsp »

"собственная емкость проводника сама по себе". Нет, тут всё не так просто.
Тут такая непонятка. Как я могу знать, что на проводнике заряд? Беру другой заряд (электрон, к примеру) и смотрю, куда он движется. Никуда, значит проводник не заряжен. К проводнику движется, значит на нём плюс. И т.д.
Если он движется от проводника, то где конечная цель. Или "Движение всё, конечная цель - ничто" (С). Опять таки, если есть злектрон, то имеем два заряда. Конденсатор, однако :)) .
Потом, если на проводнике появился заряд, то откуда он взялся. Если где-то что-то прибыло, значит это что-то где-то убыло. А что написано в учебниках, это часто абстракции, "многобуквие" (шутка).
Дорогие ребята, Вы не ответили, как потенциал измерять. "Изучайте матчасть" - это не ответ. Это уход от ответа. Тогда пишем "Не знаю", и на форуме не светимся.
Равносильно словам "Как известно". Так как это "известно"?
Думается, начинать про эл поле надо так. Возьмём проводящую сферу достаточных размеров, внутрь поместим проводник. И далее по тексту. Ну, типа закона всемирного тяготения.
Какие есть мнения.
С ув., СП.
Реклама
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение rustot »

как измерять потенциал теоретически - следует напрямую из его определения. нужно взять пробный заряд, перенести его из бесконечности (или из точки где всякие поля отсутствуют или пренебрежительно малы) до точки где мы измеряем потенциал и замерить произведенную по пути работу. при этом заряд должен быть достаточно мал, чтобы можно было не учитывать его собственное влияние на измеряемый потенциал

на практике измеряют потенциал относительно относительно какой-то точки, то есть разницу потенциалов, а не некий абсолютный. измеряют множеством способов. если в этой точке нет проводника то можно например пульнуть туда пучком электронов и замерять при какой начальной кинетической энергии они смогут этой точки достигнуть. если есть в этой точке проводник, то путем подсоединения к нему проводника значительно меньшей емкости и формирования из таких проводников равномерного поля, которое можно напрямую измерить. можно классически по работе совершаемой полем над зарядами, при пропускании их по пути через амперметр
Реклама
Аватара пользователя
pashtet-kun
Родился
Сообщения: 11
Зарегистрирован: Чт сен 08, 2011 18:38:53

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение pashtet-kun »

Всё правильно, потенциал - как энергетическая характеристика поля определяется с точностью до константы. Сам по себе потенциал никакого физического смысла не имеет, смысл имеет только разность потенциалов. Просто для удобства, да и логичнее определяют потенциал на бесконечности равным нулю.
illarionovsp
Прорезались зубы
Сообщения: 234
Зарегистрирован: Ср апр 29, 2009 22:22:13
Откуда: СПб

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение illarionovsp »

pashtet-kun писал(а):...Просто для удобства, да и логичнее определяют потенциал на бесконечности равным нулю.
Чего же здесь удобного, а тем более логичного, не врубаюсь.
Вот натуральные числа. Вот нуль. От него пляшем. Не от бесконечности (алефа).
Ну, а по поводу, где заряд взять? "Чтобы что-то не нужное продать, нужно что-то не нужное купить" (С). Так где купить то? На бесконечности? Совсем мне, дорогие ребята, худо от такой логичности :cry: .
С ув., СП.
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение rustot »

заряд величина абсолютная, можно четко сказать есть заряд или нет, положительный он или отрицательный, не нужно придумывать никаких точек отсчета дополнительных и эталонов в палате мер и весов для нулевого заряда. то же самое с электрическим полем, можно определить какой оно величины и куда направлено.

а вот разность потенциалов уже более абстрактна, это другой способ описания поля, математический способ одной цифрой определить не только величину поля в двух точках, но и конфигурацию поля по пути между ними. это то же самое что высота в формуле m*g*h. потенциальная энергия определяется относительно чего то, а не вообще. относительно поверхности земли будет одна энергия m*g*h, относительно пола на втором этаже совсем другая энергия m*g*h, потому-что она по своей сути относительна. а чтобы не оперировать постоянно _разностью_ потенциалов, ввели понятие нулевой точки, удаленной на бесконечное расстояние от всех источников полей. относительно нее можно задать потенциал одной отдельно взятой точки пространства, а не пары.

это абстракция. вот есть у нас пустое бесконечное пространство и единственный в нем заряженый шар. потенциал у него A, и по мере удаления от него асимптотически стремится к B, вот эту величину B и приняли за абсолютный ноль. что тут нелогичного? а какой другой вариант?

если наша солнечная система окружена сферой с огромным зарядом, то мы находясь внутри никак не может определить что на самом деле все окружающие нас предметы несут потенциал в триллионы вольт относительно бесконечно удаленной точки или относительно среднего потенциала галактики, мы по прежнему оперируем разностями, на одном контакте батарейки триллион вольт, а на другом триллион плюс пять, это для нас ничего не меняет
Ну, а по поводу, где заряд взять?
не пойму что вас тут смущает. да, суммарный заряд в системе всегда остается прежним, если где-то добавилось положительного значит где-то добавилось отрицательного. пульнули протоном с земли в космос, земля приобрела отрицательный заряд, а кусок космоса с протоном положительный. а заряд куска космоса включающий и протон и землю не изменился
Аватара пользователя
pashtet-kun
Родился
Сообщения: 11
Зарегистрирован: Чт сен 08, 2011 18:38:53

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение pashtet-kun »

illarionovsp писал(а):
pashtet-kun писал(а):...Просто для удобства, да и логичнее определяют потенциал на бесконечности равным нулю.
Чего же здесь удобного, а тем более логичного, не врубаюсь.
Вот натуральные числа. Вот нуль. От него пляшем. Не от бесконечности (алефа).
Ну никто не мешает плясать от нуля, ради бога. Можешь спокойно принять что потенциал проводника равен нулю или даже 517,34 если так хочется) Смысл все равно будет иметь только разность потенциалов между двумя точками поля. Может кому-то и штаны удобно через голову надевать, это его право.:)
Аватара пользователя
pashtet-kun
Родился
Сообщения: 11
Зарегистрирован: Чт сен 08, 2011 18:38:53

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение pashtet-kun »

illarionovsp писал(а): Дорогие ребята, Вы не ответили, как потенциал измерять. "Изучайте матчасть" - это не ответ. Это уход от ответа. Тогда пишем "Не знаю", и на форуме не светимся.
Равносильно словам "Как известно". Так как это "известно"?
К вопросу об измерении потенциала - как можно измерить величину у которой нет физического смысла? Потенциал - это абстракция. А в формулах (типо этой для ёмкости - C=Q/φ) под потенциалом понимается не абсолютный потенциал, а относительный, т.е. измеренный относительно чего-то (суть разность потенциалов). Поле точечного заряда ослабевает с расстоянием r как φ~1/r. (А любое тело конечных размеров на бесконечности можно считать точечным.) Значение потенциала определено с точностью до константы (произвольной). Вот мы эту-то константу и определяем, считая что на бесконечности
φ=0. И относительно этого "далека" мы и измеряем так называемый потенциал, который сидит в формуле.
illarionovsp
Прорезались зубы
Сообщения: 234
Зарегистрирован: Ср апр 29, 2009 22:22:13
Откуда: СПб

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение illarionovsp »

pashtet-kun писал(а):Смысл все равно будет иметь только разность потенциалов между двумя точками поля.
А я о чём глаголю на 10 постах. Ну, наконец то. Слава Всевышнему.
По поводу того, что в школе правильно чему-то учат. Как уроки без оргвыводов прогуливать :))) . Служил в ВУЗе препом. В техническом. Студиозы не знают, чем переменный ток отличается от постоянного. Спрашиваю: "С чем у Вас ассоциируется число 50?". Получаю ответ - "Спирт так разводить надо". Было бы смешно, если не было бы так грустно.
Вообще, я люблю абстракции. Только абстракции абстракциям рознь. Коммунизм - тоже абстракция. Только бесполезная. Скорее вредная.
Ну ладно. Пойду печ. плату разводить.
С ув., СП.
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение rustot »

от того что мы измерить можем только разность потенциалов, смысл нулевого потенциала не теряется. мы и рулеткой можем измерить только от точки до точки, тем не менее вполне нормально оперируем высотами относительно некоего нуля, то от центра земли то от уровня моря, то от асфальта

нулевой потенциал означает потенциал проводника не обладающего зарядом И при этом на нем не наводят потенциал другие заряды вне его. вот чтобы как то описать последнее условие и говорят 'удален на бесконечное расстояние от других зарядов'. можно было бы придумать другое определение, описывающее тот же самый ноль. например 'если бы не существовали заряды'. или 'в пространстве где поля зарядов полностью взаимно скомпенсированы', это все определяет одно и то же вполне логичное понятие нулевого потенциала, почему именно его считают за абсолютный ноль
Аватара пользователя
pashtet-kun
Родился
Сообщения: 11
Зарегистрирован: Чт сен 08, 2011 18:38:53

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение pashtet-kun »

pashtet-kun писал(а):
rustot писал(а):А вот что мне непонятно. Потенциал проводника высчитывают как собственный заряд поделить на собственную емкость плюс заряд соседнего проводника помноженный на емкость связи. Но! Мы же приблизили проводник с нулевым зарядом, а потенциал уменьшился. Нужно подумать. Подредактирую позже.
Мне кажется здесь не совсем верная формула. Но суть не в этом. Ты забываешь, что при внесении нейтрального проводника не только на нем индуцируются заряды, но и сам внесённый проводник вызывает перераспределение зарядов в первоначальном проводнике. Что и приводит к уменьшению потенциала.
Действительно, если второй проводник не имеет заряда, то второе слагаемое в формуле нулевое. Но! Емкость первого проводника при приближении к нему второго проводника увеличится. Поэтому потенциал тоже уменьшится.
Почему же изменилась емкость? Вообще-то удобнее плясать от потенциала, как он себя ведет в этом случае. Допустим поднесем к заряженному проводнику (+q1) первоначально нейтральный проводник. На нейтральном проводнике индуцируются заряды - отрицательные распределятся по ближней стороне (к проводнику 1), а положительные - по дальней. Но "ближние" заряды будут влиять сильнее, чем "дальние" на проводник 1 (т.е создавемое проводником 2 поле нельзя считать нулевым. По крайней мере на расстояниях не бесконечно удаленных, т.е. сравнимых по порядку величин с характерными размерами проводников. Итак поле проводника 2 вблизи можно считать "частично отрицательным" (хе-хе). Это поле уже в свою очередь вызовет перераспределение зарядов на проводнике 1 (они распределяться так, чтобы поле внутри проводника было равно нулю). Ну в итоге и в первом и втором проводниках произойдет распределение зарядов таким образом, чтобы поле внутри проводников было равно нулю. Ну а потенциал первого проводника понятно что уменьшится - это будет вклад "отрицательного" поля проводника 2. Заряд не изменился (q1=const), поэтому и емкость увеличилась. Хотя по ходу обьяснения уже у меня у самого возник вопрос - а уменьшился ли потенциал? Не компенсируется ли "отрицательное" поле проводника 2 изменившимся в результате перераспределения зарядов полем проводника 1??? ))) Но мне все равно не очень понятно- верна ли исходная формула.
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение rustot »

да я с этим разобрался уже. речь шла о способе расчета емкости системы тел путем разбития их емкостей на собственные частичные C11,C22,C33 и взаимные частичные C12,C13,C23. после этого потенциал любого из тел высчитывается из заряда каждого из тел обычным суммированием.

так вот в этом описании я некорректно понял 'собственная частичная емкость' как емкость при отстутствии других тел. тогда как это емкость при равенстве потенциалов всех тел, но обязательном их присутствии

например конденсатор. заряжаем обе обкладки _одноименным_ зарядом q, очевидно что из симметрии их потенциалы равны, допустим U1, тогда собственная частичная емкость обкладки C11=C22=q/U1. теперь задаем на одной обкладке потенциал ноль, на второй заряд q, на ней образуется потенциал U2, C12=C21=q/U2 - частичная взаимная емкость, под которой мы обычно понимаем емкость конденсатора. теперь верно равенство Q1 = C11*U1+C12*(U1-U2). поправку C11*U1 в расчет не принимают но она есть. конечно для конденсатора и вообще 2 проводников это неинтерсно. а вот для какой-то сложной конфигурации типа антенны - интересно
illarionovsp
Прорезались зубы
Сообщения: 234
Зарегистрирован: Ср апр 29, 2009 22:22:13
Откуда: СПб

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение illarionovsp »

rustot писал(а): нулевой потенциал означает потенциал проводника не обладающего зарядом...логичное понятие нулевого потенциала
Всё это похоже на чистые заклинания. "не обладающие". Как я могу знать обладающий он или как. Понятие нулевого потенциала действительно логичное. Все отдельные проводники имеют нулевой потенциал. "Пусть проводник приобрёл потенциал", а Вася Пупкин спросит: "А может гражданин врёт, ничего он не приобретал". Возражение одно: "Так в школьных учебниках написано". А Оккам пишет, не нужное всё это, пустопорожнее. Есть принцип верифицируемости: если нет возможности доказать что либо, то этого нет.
Давайте внятными категориями рассуждать, не предположим. Предположим, что слон круче кита. И что будет, кроме глупости. Скучно всё это, как то.
С ув., СП.
ЗЫ. А Вы не пробовали книжки читать. Например,
Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчёт электрической ёмкости. Л.: Энергоиздат. 1981.
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение rustot »

иосселя я конечно же читал, вопрос по частичной собственной/взаимной емкости был как раз по иосселю

чем вас так раздражают абстракции, не понимаю. львиная доля физики состоит из абстракций. бесконечно малые и бесконечно большие, которые нельзя 'пощупать руками' тем не менее активно используются в практических расчетах

система из 2 зарядов обладает совершенно конкретной потенциальной энергией - потенциал создаваемый одним зарядом в точке нахождения второго, помножить на заряд второго. но реализовать этот потенциал _полностью_ можно только при разлете их на бесконечное расстояние, где один будет создавать нулевой потенциал в точке нахождения другого. пощупать это руками нельзя, долететь до этой точки с нулевым потенцаилом нельзя, провести эксперимент а вот правда ли там нулевой потенциал нельзя, тем не менее и представить этот нулевой потенциал и использовать в расчетах можно

емкость уединенного проводяшего шара - это ведь тоже чистой воды абстракция. ну где вы на практике найдете шар, избавленный от взаимной емкости с другими проводниками? только там же, на бесконечном удалении, то есть в голове
illarionovsp
Прорезались зубы
Сообщения: 234
Зарегистрирован: Ср апр 29, 2009 22:22:13
Откуда: СПб

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение illarionovsp »

rustot писал(а): емкость уединенного проводяшего шара - это ведь тоже чистой воды абстракция. ну где вы на практике найдете шар, избавленный от взаимной емкости с другими проводниками? только там же, на бесконечном удалении, то есть в голове
Именно! Поэтому никакой ёмкости уединённый хоть шар, хоть полшара не имеет. А вот проводник внутри шара - имеет. Если у него потенциал, отличный от шарового.
А вообще, чувствую, мы друг друга понимаем. Предлагаю открыть дисканшен клаб по индуктивности рассеяния. Вот есть, где развернуться. Если согласны, литературу приведу, от которой плясать будем.
С ув., СП.
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение rustot »

Поэтому никакой ёмкости уединённый хоть шар, хоть полшара не имеет.
ну как это не имеет? то, что абсолютные идеальные условия недостижимы, не значит что самого явления нет. шар подвешенный на орбите земли имеет собственную емкость на столько порядков больше взаимной емкости с землей, а тем более с солнцем, и далекими звездами, что ее можно считать с точностью 0.0...01 емкостью шара, одинокого во вселенной. если число электронов и протонов в нем равны, то заряд его строго нулевой, а потенциал нулевой с какой-то минимальной погрешностью. если на него направить с земли пучок электронов с кинетической энергией E=100 эв, то он позволит приземлиться на себе электронам общим зарядом Q прежде чем начнет полностью останавливать/отклонять пучок. это означает что он приобрел потенциал U=100в и его собственная емкость C=Q/U. в этих величинах будет какая-то погрешность 0.0..01% от расчетных из за того, что взаимная емкость с землей существует, но это именно погрешность, а не обязательное условие. это не причина того что электроны прилетели именно с земли и потенциал изменился именно относительно земли. пучок электронов мог прилететь не с земли а из дальнего космоса, а шар может быть перенесен на в 100 раз более далекую орбиту, величины Q и C от этого изменятся на несущественную величину.

популярная аналогия, что два сильно удаленных проводника являются кондесатором, у которого разводили, разводили и развели пласитны - неверна. у конденсатора каждая пластина обладает изначально _собственной_ емкостью 0.1пф, которая теряется на фоне взаимной емкости 1000пф, но когда начинают разносить пластины, то взаимная емкость сначала убывает с расстоянием, потом с квадратом расстояния и постепенно стремится к нулю. но это только взаимная стремится к нулю, а полная стремится к 0.1пф и меньшне стать не может. с какого-то момента собственная емкость становится значительно больше взаимной. когда расстояние между проводниками становится значительно больше их линейных размеров. два метровых шара удаленные на километр и играющих в пинг понг потоком электронов ведут себя как конденсатор емкостью 25пф. но те же два шара удаленные на 100 километров опять ведут себя как конденсатор емкостью 25пф, это никак не согласуется с понятием взаимной емкости. это две собственные емкости 50пф, соединенные последовательно, суммарная емкость от длины проводника при этом естественно не зависит
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Емкость собственная, емкость взаимная. Попытка разобрать

Сообщение rustot »

а по индукутивности рассеяния ну откройте тему если считаете что там есть предмен для ломания копий. по мне так это просто численная характеристика доли магнитного потока который пересекает плоскость витка одной обмотки но не добирается до плоскости одного их витков другой. ситуация осложняется что он и витков собственной обмотки не всех достигает, но это сложности только для теоретического расчета
Ответить

Вернуться в «Теория»