Задачки по электротехнике

[Антип Од]

Че спорить-то. Уменьшая емкость переменного конденсатора мы должны совершить работу против электростатических сил. Подобную растяжению пружины. При этом энергия конденсатора, как и пружины возрастает. При увеличении емкости она, наоборот высвобождается. В виде механической работы в обоих случаях. Чтобы это стало очевидно, надо представить себе переменный конденсатор в котором емкость регулируется изменением расстояния между обкладками. В этом случае емкость обратно пропорциональна оному. Растащили обкладки - выполнили механическую работу против поля. Обкладки-то притягиваются. Емкость уменьшилась - энергия увеличилась. Точно как с пружиной.

[cross-track]

Антип Од пишет:
Че спорить-то. Уменьшая емкость переменного конденсатора мы должны совершить работу против электростатических сил. Подобную растяжению пружины. При этом энергия конденсатора, как и пружины возрастает. При увеличении емкости она, наоборот высвобождается. В виде механической работы в обоих случаях. Чтобы это стало очевидно, надо представить себе переменный конденсатор в котором емкость регулируется изменением расстояния между обкладками. В этом случае емкость обратно пропорциональна оному. Растащили обкладки - выполнили механическую работу против поля. Обкладки-то притягиваются. Емкость уменьшилась - энергия увеличилась. Точно как с пружиной.

dmdimon говорит о конденсаторе, у которого  расстояние между обкладками не меняется.

[Антип Од]

Так без разницы, как емкость менять. Просто, если менять расстояние, то физика явления очевиднее.

[dmdimon]

Есть разница. Работа, о которой вы говорите, будет только при ненулевой проекции траектории движения на вектор градиента поля. То-есть заряды должны двигаться из области с напряженностью Х в область с напряженностью Y, при этом X не равно Y. В конденсаторе, который я описал, изменение емкости происходит без такого перемещения

[AlexNB]

А можно я опишу некоторую картинку, не ссылаясь на рассуждения предыдущих товарищей?
Вот смотрите, есть два одинаковых конденсатора, один пустой, второй заряженный. Соединяем их между собой и что наблюдаем? В зависимости от того, какой будет модель соединения, такой и будет ответ.
Например, считаем, что потерь в диэлектрике и потерь на энергию Ферми при деформациях нет, тогда:
- соединение с преобладающей резистивной составляющей - половина энергии уйдет в тепло, немного в излучение.
- соединен чисто реактивное, используются сверхпроводники - возникают переменные колебания - половина энергии уходит в излучение
- соединение безиндуктивное, используются сверхпроводники - половина энергии уходит в тормозное излучение
- тоже, но нет тормозного излучения - возникают неограниченные во времени колебания, в момент равенства напряжений на конденсаторах, половина энергии содержится в кинетической энергии зарядов создающих ток
- тоже, но заряды безмассовые - возникают колебания с мгновенным переносом зарядов, для внешнего наблюдателя это будет выглядеть так - один квант времени - полностью заряжен один конденсатор, а другой разряжен, в следующий квант времени они меняются местами. Измерения напряжения (а они являтся интегральными) покажут, в среднем, половинную величину напряжения, хотя энергия не будет диссипирована.    

[Сергио]

dmdimon пишет:

G.K. пишет:

dmdimon пишет:
Это моя вилка) Я на ней ящик водки выиграл в 90-м)

Вы Авраменко?!

Я - не он. Поспорил с одногруппником, что передам энергию по одному проводу, теории он не поверил, пришлось спаять. ВЧ там не нужно - у меня работало от фазы из розетки. И емкость Земли не учавствует )

зачем там конденсатор? ток пошёл дальше через диоды, понятно. типа когда напряжение падает - продолжается\ подача тока? из переменного в постоянный?

[dmdimon]

AlexNB пишет:
- тоже, но заряды безмассовые - возникают колебания с мгновенным переносом зарядов, для внешнего наблюдателя это будет выглядеть так - один квант времени - полностью заряжен один конденсатор, а другой разряжен, в следующий квант времени они меняются местами.

А почему полностью?
и можно так-же красиво для "резинового" тороидального кондера, емкость которого мы увеличиваем, удваивая большой радиус?

[AlexNB]

dmdimon пишет:
А почему полностью?
и можно так-же красиво для "резинового" тороидального кондера, емкость которого мы увеличиваем, удваивая большой радиус?

Ну если не полностью, то есть производная по времени, а значит и реактивность, а все реактивности, в том числе и массу - мы исключили.
Для тороида - надо подумать, там с деформациями может оказаться не так очевидно.

[dmdimon]

Сергио пишет:
зачем там конденсатор? ток пошёл дальше через диоды, понятно. типа когда напряжение падает - продолжается\ подача тока? из переменного в постоянный?

нужен, работает только на емкостную нагрузку. Была хорошая аналогия с приливной электростанцией (только два бассейна а не один)

[dmdimon]

AlexNB пишет:

dmdimon пишет:
А почему полностью?

Ну если не полностью, то есть производная по времени, а значит и реактивность, а все реактивности, в том числе и массу - мы исключили.

У меня вызывает вопрос - какая сила перебросит "крайние левые" носители заряда в правый незаряженный конденсатор? Ну или не "крайние левые", а находящиеся на наибольшем удалении от точки подключения перемычки между конденсаторами, надеюсь, идея понятна. Вне фактора времени.

Для тороида - надо подумать, там с деформациями может оказаться не так очевидно.

ну в рамках мысленного эксперимента - зачем нам деформации? )

[AlexNB]

dmdimon пишет:
У меня вызывает вопрос - какая сила перебросит "крайние левые" носители заряда в правый незаряженный конденсатор? Ну или не "крайние левые", а находящиеся на наибольшем удалении от точки подключения перемычки между конденсаторами, надеюсь, идея понятна. Вне фактора времени.

Электрическое поле то ни кто не отменял. Но здесь вопрос в другом. Нужно понимать, что как только мы сказали, что связь не имеет индуктивности, тем самым мы утверждаем, что в этой области скорость распространения электромагнитного поля равна бесконечности (бифилярность проводников или коаксиальность полностью не устраняют индуктивность), А когда сказали, что заряды безмассовые, то опять же это эквивалентно, что скорость переносчиков тока равна скорости распространения электромагнитного поля, а это, в нашем случае - бесконечность. Исходя из этого, в каждый квант времени, конденсаторы могут быть только полностью или заряженные или разряженные, промежуточные варианты говорили бы о наличии ограничений скорости, чего нет по условию. А состояний с временем существования меньшим, чем квант времени тоже не может быть.  

[AlexNB]

dmdimon пишет:
ну в рамках мысленного эксперимента - зачем нам деформации? )

Здесь возможно следующее. Когда я говорил о возможных моделях электрических связей между конденсаторами, с Вашего попустительства, я умалчивал о том, что сами конденсаторы, помимо емкости, обладают некоторыми свойствами. В той ситуации это было правильно, т.к. позволяло упростить модели и не заморачиваться мелочами. В новой постановке задачи, Вы перевели ее на уровень, когда это становится невозможно. Например, для конденсатора с деформирующимся диэлектриком невозможно выключить индуктивность, это будет эквивалентно выключению емкости т.к. это две стороны одной медали.
Т.е. при деформации конденсатора заряженные обкладки его сближаются, а это эквивалентно электрическому току и половина энергии будет заключена в магнитном поле этого тока. А вот дальнейшее зависит от свойств диэлектрика, обкладок и  зарядов, которые будут заложены в модель. Если это обычный упругий диэлектрик и заряды массовые, то будут просто колебания обкладок конденсаторов и избыточная энергия будет менять носителей - электромагнитные-механические, т.е. получим электромеханический резонатор. Если в рамках мысленного эксперименты мы будем отходить от физичности задачи, т.е. вводить не физические свойства в модели, то нужно быть готовым к тому, что и ответ можем получить такой же.
Например, в рамках предыдущего эксперимента я ввел нефизические условия - отсутствие тормозного излучения и безмассовость зарядов, и в качестве компенсации мне пришлось использовать непроверенную модель квантования времени.

[cross-track]

AlexNB пишет:
 и в качестве компенсации мне пришлось использовать непроверенную модель квантования времени.

Так был ли Эйнштейн на Луне?..  

[Антип Од]

dmdimon пишет:
Есть разница. Работа, о которой вы говорите, будет только при ненулевой проекции траектории движения на вектор градиента поля. То-есть заряды должны двигаться из области с напряженностью Х в область с напряженностью Y, при этом X не равно Y. В конденсаторе, который я описал, изменение емкости происходит без такого перемещения    

Не. Нету разницы. Пластины кондесатора не только притягиваются друг к другу. Одноименные заряды отталкиваются и создают силу, "растягивающую" ваш резиновый конденсатор. Тому примером - хотя бы электроскоп обыкновенный. Соответственно, уменьшая площадь пластин вашего конденсатора вы будете выполнять механическую работу против электростатических сил. Она-то и перейдет в энергию уменьшенного конденсатора.

[dmdimon]

не. есть разница. В бесконечном плоском конденсаторе нет градиента поля вдоль пластин. соответственно перемещение заряда вдоль пластин (вместе с материалом или без него) не приводит к работе. ) Разницы нету если рассматривать не пластины, а индивидуально носители заряда. Тогда увеличение их плотности (уменьшение площади пластин любым образом) будет работой против поля и наоборот )

[dmdimon]

AlexNB пишет:

dmdimon пишет:
У меня вызывает вопрос - какая сила перебросит "крайние левые" носители заряда в правый незаряженный конденсатор? Ну или не "крайние левые", а находящиеся на наибольшем удалении от точки подключения перемычки между конденсаторами, надеюсь, идея понятна. Вне фактора времени.

Электрическое поле то ни кто не отменял. Но здесь вопрос в другом. Нужно понимать, что как только мы сказали, что связь не имеет индуктивности, тем самым мы утверждаем, что в этой области скорость распространения электромагнитного поля равна бесконечности (бифилярность проводников или коаксиальность полностью не устраняют индуктивность), А когда сказали, что заряды безмассовые, то опять же это эквивалентно, что скорость переносчиков тока равна скорости распространения электромагнитного поля, а это, в нашем случае - бесконечность. Исходя из этого, в каждый квант времени, конденсаторы могут быть только полностью или заряженные или разряженные, промежуточные варианты говорили бы о наличии ограничений скорости, чего нет по условию. А состояний с временем существования меньшим, чем квант времени тоже не может быть.

вопрос не в этом.
Для круглых пластин допустим для простоты, с отводом в центре.  Сила, приводящая заряды в движение будет (грубо) направлена по диаметральным прямым.  При этом (грубо) величина ее вдоль этих прямых будет меняться от максимальной положительной величины (в точке контакта) до максимальной отрицательной (на периметре). Соответственно (безмассовые) заряды на периметре просто не могут получить ускорение, направленное к отводящему контакту. Т.е. не перелетят на второй кондер (за квант времени).
нет?
Кроме того есть ощущение, что с безмассовыми зарядами и дальнодействием лучше не связываться, т.к. все становится плохо и надо придумывать электростатику/электродинамику заново сначала, а потом строить модели.

[Настрел]

Когда вы будете растягивать свой резиновый кондер заряженным, то потратите меньше энергии, чем если растягивать его же но без заряда. Т.к. Заряженый будет "помогать" и тратить энергию поля. При сжатии наоборот, будете сжимать поле увеличивая его напряженность, и тратить на это внешнюю энергию.

[dmdimon]

автоцитата:

Разницы нету если рассматривать не пластины, а индивидуально носители заряда. Тогда увеличение их плотности (уменьшение площади пластин любым образом) будет работой против поля и наоборот )

[Yura_L.]

dmdimon пишет:
не. есть разница. В бесконечном плоском конденсаторе нет градиента поля вдоль пластин. соответственно перемещение заряда вдоль пластин (вместе с материалом или без него) не приводит к работе. ) Разницы нету если рассматривать не пластины, а индивидуально носители заряда. Тогда увеличение их плотности (уменьшение площади пластин любым образом) будет работой против поля и наоборот )

Если конденсатор бесконечный и плоский, то сколько не растягивай пластины, емкость не изменится. И напряжение тоже. И работы не будет, и энергия останется в сохранности.
А если края пластин все же есть (т.е. есть куда растягивать), то за этими краями градиент все же есть. Со всеми вытекающими.
Природу не обманешь )))

При разряде одного конденсатора через безиндукционную цепь колебаний не будет никогда. Банально не позволит арифметика. Ну не будет мнимых корней характеристического уравнения, как ни старайся.
Если есть сопротивление, то разряд будет по экспоненте с постоянной времени t=R(С1+С2). В пределе при R-> 0 разряд произойдет скачком. Это исходя из "чистой" электротехники, не привлекая электродинамики.
Но, блин, любой ток порождает магнитное поле, будь оно неладно, а следовательно, и индуктивность.

[ShamgA]

Господа, а с чего поделится напряжение на соединенных параллельно конденсаторах? Оно будет тем же самым (за вычетом потерь на сопротивление и тд).