|
👍 +4 👎 |
Потенциал в задачах на электромагнитную индукциюУважаемые репетиторы! Я не понимаю, что такое потенциал в задачах на электромагнитную индукцию. Вот задачи, в которых я не смогла разобраться. Моя учительница физики от меня только отмахивается.
Задачник Гольдфарба, №23.34. Внутри однородного проволочного кольца магнитный поток равномерно возрастает со временем. Чему равна разность потенциалов между двумя любыми точками кольца? ЕГЭ Физика Сборник Заданий (Никифоров, Орлов, Ханнанов), Тема 15 (Явление ЭМИ), Раздел Правило Ленца, №А14. Два рельса замкнуты на конце проводником (рис.,вид сверху). Другой проводник, параллельный ему и имеющий с рельсами надежный контакт в точках 1 и 2, скользит по ним с постоянной скоростью V в магнитном поле с индукцией В (вектор В направлен от нас вниз, проводник скользит вправо, точка 1 снизу, точка 2 сверху). Как направлен индукционный ток на участке цепи 1-2 и каково соотношение потенциалов в точках 1 и 2? Понятие потенциала в электростатике мне ясно (работа электрического поля там не зависит от пути между данными точками и т. д.) Но работа вихревого электрического поля зависит от пути между точками 1 и 2. Что же такое потенциал в данных задачах? Потенциал ЧЕГО? Вихревого электрического поля? Так оно не потенциально. Спасибо! |
|
👍 −2 👎 |
В таких случаях я обращался к хорошим книгам. Попробуй сначала Сивухин. Общая физика со стр. 256. Эта книга есть на www.alleng.ru. Единственное, что может быть придется посмотреть дополнительно — определение векторного произведения.
Можно посмотреть в Википедии. Если появятся конкретные вопросы, приходи еще. |
|
👍 0 👎 |
Электричество в Том 3
|
|
👍 0 👎 |
Спасибо, я посмотрела, что такое Сивухин. Это курс физики для студентов МФТИ. В теме про ЭМИ стоят интегралы с кружочками, а я понятия не имею, что это такое. Я учусь в 11 классе.
Гольдфарб — школьный задачник. Вторая задача — это вообще часть А ЕГЭ. Полагаю, Сивухина тут не надо Мне кажется, что данные задачи сформулированы неправильно. Для вихревого электрического поля нельзя говорить ни о каком потенциале, так как работа этого поля по перемещению заряда из точки 1 в точку 2 зависит от того, по какому пути перемещается заряд. Объясните мне, в чем я неправа. |
|
👍 +1 👎 |
Там, где я посоветовал читать никаих математических сложностей нет. Есть только векторное произведение. Но если Вы про него прочитаете, ничего сложного не обнаружите.
Сверху на стр 257 у Сивухина написано, что при изменении магнитного поля на электрон действует сил Лоренца. Значит в этом месте возникает электрическое поле. Если скорость изменения магнитного поля в точке постоянна (по величине и направлению), то и электрическое поле будет постоянным. Если в магнитном поле, изменяющемся таким образом, находится разомкнутый проводник (стержень), то электрическое поле в проводнике будет смещать электроны к одному концу проводника. При этом обедненный электронами конец проводника зарядится положительно. а другой конец проводника — отрицательно. Внутри проводника возникнет поле, противодействующее силе Лоренца. Будет достигнуто равновесие. При этом между концами проводника снаружи появится электрическое поле, которое можно измерить. Если концы нашего проводника замкнуть другим проводником, в цепи появится ток. Если прочтете учебник на стр 257, получите все расчетные формулы необходимые для решения Ваших задач. |
|
👍 +2 👎 |
Да не формулы меня интересуют. Я физику понять хочу!
Итак, стержень покоится в переменном магнитном поле. Скорость изменения магнитного поля постоянна. Измерить мы можем напряженность электрического поля в стержне, я согласна. Но объясните мне, пожалуйста, что такое будет в этом случае напряжение между концами стержня? |
|
👍 +1 👎 |
Я утверждаю, что напряжение в этом случае не определено. И аргументирую это тем, что работа вихревого поля зависит от траектории, соединяющей концы стержня. Меня интересует, почему эта аргументация неверна.
|
|
👍 −2 👎 |
Физический смысл имеет понятие разность потенциалов, поскольку он связан с работой. А потенциал относителен — его величина и знак зависит от того, какую точку мы примем за точку с нулевым потенциалом. Это Вам поможет, Ваше Величество? ;-)
|
|
👍 0 👎 |
В тих задачах не спрашивают про потенциал вихревого поля, речь идет о разности потенциалов (напряжении) между двумя точками электрической цепи. Просто ток в этой цепи вызван явлением электромагнитной индукции.
|
|
👍 +1 👎 |
Замечательно, а что такое напряжение между двумя точками цепи? В обычных задачах на ток это работа эл. поля источника по перемещению единичного заряда из одной точки цепи в другую. Поле источника — электростатическое, и его работа не зависит от траектории перемещения. Поэтому напряжение тут определено корректно.
А что такое напряжение между двумя точками цепи в приведенных примерах? Работа вихревого эл. поля? Она зависит от формы пути между точками и не определена корректно. Поэтому ни о каком напряжении говорить не приходится. Ну так что, я права? |
|
👍 +1 👎 |
Обратите внимание на #9: "При этом между концами проводника снаружи появится электрическое поле, которое можно измерить. Если концы нашего проводника замкнуть другим проводником, в цепи появится ток." Вихревое поле приводит к возможности появления тока во внешней части цепи, если таковая будет присоединена к указанным точкам. А пока ее нет, вопрос о разности потенциалов, фактически, является вопросом о величине ЭДС индукции, возникающей между этими точками в силу наличия вихревого поля (как в случае с кольцом в первой задаче), либо в силу того, что сила Лоренца разделяет заряды противоположных знаков, если речь о движении разомкнутого проводника в магнитном поле, как во второй задаче.
|
|
👍 +2 👎 |
Боюсь, насчет кольца вы не правы. В этом случае нельзя говорить, что ЭДС индукции возникает между точками кольца. ЭДС индукции в данном случае — это работа вихревого эл. поля по перемещению единичного заряда ВОКРУГ кольца. Именно эту работу мы и находим из закона Фарадея.
Да и как можно было бы определить "ЭДС индукции между точками кольца"? Как произведение напряженности поля (которая постоянна по всему кольцу) на путь? А какой путь выбрать? Возьмете малую дугу кольца — получите одну ЭДС, возьмете большую дугу (дополняющую малую до окружности) — получите другую ЭДС. |
|
👍 0 👎 |
Опять же см. #9: "При этом между концами проводника снаружи появится электрическое поле, которое можно измерить." Чтобы это стало понятней, уж извините, адресую Вас к разбору подобной задачи в учебнике Мякишева и др. для углубленного изучения курса физики. Если не против — подскажу, где именно посмотреть. Думаю, все Ваши вопросы "как рукой снимет".
|
|
👍 −2 👎 |
Да что же вы меня все "адресуете"? К Сивухину, к Мякишеву вот теперь... Повторяю из #14: мы можем измерить напряженность, да. Но понятие напряжения мы определить не можем. Ну в чем я не права, объясните! Опровергните меня, вы же преподаватель!
|
|
👍 0 👎 |
У меня нет цели Вас опровергать. Вы просили помочь — я пытаюсь это сделать. И не нужно так нервничать.
|
|
👍 −1 👎 |
Если есть напряженность поля, значит есть разность потенциалов, которая равна работе по переносу единичного заряда с одного конца проводника на другой. (По определению потенциала).
|
|
👍 +1 👎 |
Это неверно. Определим, например, напряженность поля силы трения как отношение силы трения к массе (по аналогии с электрическим полем). Напряженность поля есть, а разности потенциалов нет, так как работа силы трения зависит от пути переноса массы из одной точки в другую.
|
|
👍 0 👎 |
Мякишев — задача 2 из параграфа 5.9?
|
|
👍 0 👎 |
Да, эта.
|
|
👍 +1 👎 |
Видимо, да. Решение непонятное. Вопросы рукой не сняло.
Прежде всего, непонятно, о потенциалах КАКОГО ПОЛЯ идет речь в условии задачи. Потенциал — это ведь характеристика поля, верно? Какого поля в данном случае? Сначала в решении объявляется, что разность потенциалов должна быть равна нулю. Иначе и впрямь возникает то самое противоречие, о котором я вам сказала в #12. Отсюда делается вывод, что кулоновское поле внутри кольца равно нулю. Какое "кулоновское"? Что это такое? Некое электростатическое поле? Ну да, его тут и нет вовсе. Так суть в том, что в задаче нет никакого электростатического поля, и поэтому разность потенциалов равна нулю? |
|
👍 −1 👎 |
Вы, кстати, невнимательно прочитали условие второй задачи. Там проводник движется по проводящим рельсам. Цепь замкнута, там течет индукционный ток.
|
|
👍 +1 👎 |
Я внимательно прочла эту задачу несколько лет назад — это классика. Индукционный ток течет, потому что именно в этой части цепи — движущемся в магнитном поле проводнике — возникает ЭДС индукции.
|
|
👍 0 👎 |
Да, простите, пожалуйста. Я поняла вашу мысль. Ток течет потому, что сила Лоренца разделяет заряды и играет роль сторонней силы. Но вопрос остается. Что же такое потенциалы в точках 1 и 2 во второй задаче и как они соотносятся (какой из них больше)? Как бы вы ответили на этот вопрос?
|
|
👍 0 👎 |
Ниже потенциал той точки, в сторону которой течет индукционный ток, в данном примере, судя по обрисованной Вами картинке, — ток течет от 1 к 2, стало быть выше потенциал точки 1. А говорить о потенциалах этих точек имеет смысл именно постольку, поскольку они замкнуты остальной частью цепи, в которой в силу этого течет ток... Если совсем на пальцах попытаться объяснить, — проводник, движущийся в магнитном поле играет роль источника тока в нашей цепи. Разделение зарядов в нем возникает под действием сторонней силы — силы Лоренца. В результате на концах проводника, как на клеммах источника тока, появляются заряды противоположного знака, и между ними создается определенная разность потенциалов. При замыкании цепи начнет действовать механизм образования поверхностных зарядов, создающих электрическое поле во всей цепи. Т.е. при этом во внешней цепи возникает электрический ток под действием стационарного электрического поля. Рассматривайте разность потенциалов между точками 1 и 2 как разность потенциалов точек внешней части цепи, в которой существует стационарное электрическое поле, которое потенциально.
|
|
👍 +1 👎 |
Ответ в задачнике — наоборот, потенциал в точке 2 больше.
Что значит "ток течет от 1 к 2"? Внутри движущегося проводника — да. А во внешней цепи — наоборот. |
|
👍 0 👎 |
Не видя картинки к задаче не могу поручиться за ответ.
"...Как направлен индукционный ток на участке цепи 1-2 и каково соотношение потенциалов в точках 1 и 2?" |
|
👍 0 👎 |
Ну я же написала: поле вниз от нас, проводник едет вправо, точка 1 снизу. Магнитный поток увеличивается, поле тока — на нас, ток против часовой стрелке. От 1 к 2 по движущемуся проводнику.
|
|
👍 0 👎 |
Да, согласна, из условия было не ясно, что площадь контура увеличивается. Простите, пожалуйста.
|
|
👍 0 👎 |
Я тоже написала Вам свое решение.
Силовые линии электрического поля направлены в сторону убывания потенциала. Положительные заряды движутся по направлению силовых линий. То есть в сторону убывания потенциала. Если ток течет от 1 к 2 о движущемуся проводнику, значит в 2 потенциал ниже, чем в 1. Ответы в задачниках, особенно таких свежеиспеченных, для меня давно не эталон, — с тех пор, как в них соотношение опечаток и правильных ответов превысило критическое значение. |
|
👍 0 👎 |
Так, секундочку... В обычном источнике тока потенциал положительной клеммы выше, верно?
|
|
👍 0 👎 |
Возникает противоречие, из которого делаем вывод, что потенциалы точек равны! Ха!
|
|
👍 +1 👎 |
Светлана Александровна, всё, до меня вроде дошло по второй задаче. Конечно, потенциал будет выше в той точке нашего стержня-"источника тока", из которой заряды уходят во внешнюю цепь, то есть в точке 2. Искреннее вам спасибо!
Но мои вопросы по задаче 1 из поста #23 пока остаются |
|
👍 0 👎 |
Упс... В #29 вы пишете наоборот...
|
|
👍 0 👎 |
???
|
|
👍 0 👎 |
Именно так.
|
|
👍 +1 👎 |
Наш стержень играет роль источника тока. Точка 2 — роль положительной клеммы. Значит, её потенциал выше. А у вас вышло наоборот.
|
|
👍 0 👎 |
Да, Вы правы. А моя ошибка, кстати, имеет те же корни, что и Ваше непонимание ))) Мои рассуждения относятся к электрическому стационарному полю, а то есть к внешней части нашей цепи — за пределами движущегося стержня. Так что да — выше таки потенциал точки 2. А нам с Вами стОит отдохнуть от электромагнитной индукции, иначе это грозит новыми "открытиями" в физике )))
|
|
👍 0 👎 |
А ведь это вопрос части А... Ничего себе ЕГЭ...
|
|
👍 0 👎 |
Пожалуйста. Что касается первой задачи, — думаю, Вас вскоре осенит, если не бросите над ней размышлять, поскольку в этой теме достаточно информации по этому поводу, ее надо просто "переварить". Успехов Вам.
|
|
👍 −1 👎 |
Из такого вашего ответа следует, что вы сами не до конца понимаете ситуацию с кольцом.
|
|
👍 0 👎 |
Так Ваша цель была доказать, что тут некомпетентные преподаватели работают? )))))) Я не буду доказывать, что я не верблюд, извините. Благодарю за приятное общение.
|
|
👍 +1 👎 |
Моя цель — понять задачу с кольцом. Извините, если задела вас в пылу дискуссии. Извините, пожалуйста! Ну мы же двигаемся к истине, которая выше личных обид! Не бросайте меня, Светлана Александровна! Ну пожалуйста, прошу вас!
|
|
👍 0 👎 |
Не люблю, когда упираются, закрыв глаза, уши и мозг, и не пытаясь обдумать поступившую информацию.
Попробуйте все осмыслить. А потом мы вернемся к этому вопросу снова. Видимо, у нас с Вами разница во времени, — я просто уже не могу сейчас ничего нового придумать для более понятной аргументации, голова не варит. Утро вечера мудренее. |
|
👍 +1 👎 |
Ответьте мне, пожалуйста, на мой предельно ясный первый вопрос: о потенциалах какого поля идет речь в условии задачи с кольцом из Мякишева? Потенциал ведь не существует сам по себе, он характеризует поле. Какое в данном случае?
|
|
👍 +2 👎 |
Нет, не поможет! Работа вихревого эл. поля по перемещению заряда из одной данной точки в другую зависит от траектории перемещения и потому не определяется только этими точками. Значит, и разность потенциалов тут смысла не имеет.
|
|
👍 +1 👎 |
Ну вот, обидела я Светлану Александровну, благодаря которой поняла вторую задачу. Вечная моя несдержанность...
Уважаемые преподаватели физики! Ну ей-богу, не могу я понять. О потенциалах КАКОГО ПОЛЯ идёт речь в задаче из Гольдфарба? Прошу вас, ответьте! Мне не нужны халявные пятерки, меня учительница и так терпеть не может, у меня в аттестате выше тройки все равно не будет. Мне самой интересно, я для себя самой понять хочу... |
|
👍 −1 👎 |
В задачах речь идет не о потенциале поля, а о разности потенциалов между точками электрической цепи!
|
|
👍 +1 👎 |
Хорошо, разность потенциалов. Какого поля?
|
|
👍 −1 👎 |
Вот и мне интересно, какое поле Вы имеете в виду, называя его вихревым
|
|
👍 +1 👎 |
Электрическое поле, порожденное переменным магнитным полем, силовые линии которого замкнуты.
|
|
👍 0 👎 |
Я ответила на ваш вопрос. Ответьте и вы на мой.
|
|
👍 +1 👎 |
А о разности потенциалов какого поля мы говорим, когда рассматриваем участок электрической цепи сопротивлением R, по которому течет ток I?
|
|
👍 0 👎 |
Электростатического поля клемм источника тока. Так вы ответите на мой вопрос?
|
|
👍 0 👎 |
С этим полем все понятно или оно тоже вихревое? ))
|
|
👍 0 👎 |
Ладно, наберусь терпения. Видимо, развязка неподалеку
С этим полем все понятно. Оно не вихревое. И? |
|
👍 0 👎 |
А в чем Вы видите разницу между разностью потенциалов в случае, когда по кольцу течет постоянный ток в задаче Гольдфарба и разностью потенциалов на участке цепи сопротивлением R, по которому течет ток I?
|
|
👍 +1 👎 |
В том, что работа электростатического поля источника по переносу заряда не зависит от траектории переноса (в частности равна нулю по замкнутому пути), определяется лишь начальной и конечной точками, и потому разность потенциалов между точками определена корректно. А работа вихревого электрического поля зависит еще и от формы траектории (в частности, не равна нулю по замкнутому пути), и потому понятие разность потенциалов, зависящее лишь от пары точек, в данном случае определить нельзя.
|
|
👍 0 👎 |
Я спросил не про это.
Прочитайте наши последние сообщения еще раз. |
|
👍 0 👎 |
Прочитала. Не понимаю о чем вы? Можно поконкретнее?
|
|
👍 0 👎 |
Мы обсудили две цепи.
По одной ток I течет, потому в цепь включен источник ЭДС. По второй ток I течет, потому что возникает ЭДС самоиндукции. Однако в одном случае вы получили, что поле не вихревое, а в другом — что поле вихревое и далее по тексту по поводу невозможности ввести потенциал. Ничего странного не видите? |
|
👍 0 👎 |
Нет, не вижу. Когда заряд обходит цепь, эл. поле источника тока из вашего примера совершает нулевую работу, а эл. поле в задаче Гольдфарба — ненулевую. В этом принципиальная разница между двумя ситуациями, и мне непонятно, в чем аналогия.
|
|
👍 0 👎 |
Почему вы так считаете, аргументируйте, завтра продолжим обсуждение
|
|
👍 0 👎 |
Ваш пример.
Эл. поле, создаваемое клеммами источника тока, является электростатическим. Работа этого поля по замкнутому пути равна нулю, поле потенциально, разность потенциалов определена корректно. Когда единичный заряд обходит цепь, ненулевую работу над ним совершают лишь сторонние силы источника, имеющие неэлектрическое происхождение (эта работа и называется ЭДС источника). Гольдфарб. Эл. поле, создаваемое в кольце переменным магнитным полем, не является электростатическим. Когда единичный заряд обходит цепь, это поле совершает ненулевую работу (которая и называется ЭДС индукции). Никаких сторонних сил неэлектрического происхождения здесь нет, что еще больше усугубляет отличие от вашего примера. Поле непотенциально, разность потенциалов определить нельзя. Я исправно ответила на все ваши вопросы. Жаль, ответа на свой вопрос так и не дождалась... |
|
👍 −1 👎 |
Мы Вам ответили на вопрос в пределах школьных знаний. Для остального читайте Сивухина.
|
|
👍 +1 👎 |
Двойка вам, Руслан Владимирович, за ваши школьные знания. Читайте #72 и третий том Мякишева (Электродинамика), главу 2, параграф 2.3, про стационарное потенциальное поле движущихся поверхностных зарядов.
|
|
👍 −1 👎 |
Я разделяю негодование Королевы Марго!
Меня с очень-очень давних пор мучает тот же самый вопрос, ответ на который желает получить Её Величество. В учебниках очень подробно рассматривается электростатическое поле, доказывается, что работа по перемещению заряда не зависит от пути, обосновывается правомерность введения понятия потенциала. А после того, как авторы усыпили бдительность читателей, они совершенно беззастенчиво продолжают говорить о потенциале, но, при этом они стали рассматривать поля, которые вовсе не являются электростатическими. |
|
👍 0 👎 |
Юрий Анатольевич, о каких полях Вы говорите?
|
|
👍 −1 👎 |
Относително честным является автор Кл.Э.Суорц (Clifford E. Swartz)
На русский язык переведена его книжка "Необыкновенная физика обыкновенных явлений", в 2-х т., Т. 2, М.: Наука, 1987. На странице 273 читаем: Вопрос 21-7 Предположим, что самолет летит на север сквозь магнитное поле Земли, имеющее сильную вертикальную составляющую напряженности поля. Возникает ли разность потенциалов от конца одного крыла до конца другого? На странице 296 читаем ответ: Существует разность потенциалов или нет, зависит от того, как выполняется измерение. Если пилот просто поместит вольтметр в середине самолета и протянет проводники от него к противоположным концам крыльев, показание вольтметра будет равно нулю. Если бы с концов крыльев можно было спустить свисающие до земли провода (малоправдоподобная ситуация), по крыльям мог бы идти ток и вольтметр показал бы разность потенциалов. Автор пользуется словом "потенциал", хотя понимает некую (как бы лучше выразиться) "призрачность" этого понятия. |
|
👍 −1 👎 |
Нет, никакой "призрачности" потенциала здесь нет. Просто если концы крыльев соединить проводами через вольтметр, получится замкнутый контур, который перемещается поступательно в постоянном магнитном поле. Естественно, ЭДС индукции при этом не возникает.
|
|
👍 −2 👎 |
Руслан Владимирович!
Вы о чём вообще? Я ещё раз процитирую автора книги: "Существует разность потенциалов или нет, зависит от того, как выполняется измерение" — вот в этом и заключается "призрачность". (Если не нравится слово "призрачность", давайте заменим его на "необъективность", "нереальность", "ирреальность" — какое слово больше подходит?) То есть, разность потенциалов для полей, не являющихся электростатическими, — не есть понятие объективное. (Так же, как арифметическое значение корня из отрицательного числа, предел расходящейся последовательности, мера неизмеримого множества,...) А Вы с чем спорите? Вы настаиваете на том, что при некотором способе подключения вольтметра ЭДС индукции не возникает. А разве с этим кто-то спорит? В чём вообще предмет спора? |
|
👍 0 👎 |
Существует или нет — это значит, равна нулю или нет
|
|
👍 −1 👎 |
"Нереальность" физической величины вовсе не в том, что
она равна нулю. "Нереальность" в том, что она оказывается различной (в одной и той же ситуации) при разных способах измерения (в данном случае при разных способах подключения вольтметра). Квадратный корень из числа 0 равен нулю. Но это не значит, что его не существует. Он существует! И если грамотные математики из разных городов станут извлекать квадратный корень из числа 0, то у всех получится один и тот же ответ: 0. Квадратный корень из числа 0 существует и равен нулю! |
|
👍 +2 👎 |
Дорогая Светлана Александровна!
Вы были правы, меня осенило. Я до утра сидела с Мякишевым (спасибо вам за наводку!) и все поняла про задачу с кольцом. До меня дошло, о потенциалах какого поля идёт речь. Это — электрическое поле зарядов, которые движутся в проводнике и создают ток. Я совершенно упустила из виду наличие этого физического объекта. В обычной цепи постоянного тока на заряд действуют два поля: непотенциальное поле сторонних сил (внутри источника) и поле остальных зарядов, движущихся в проводнике. Если сила тока постоянна, это второе поле ничем не отличается от электростатического и является потенциальным. Мякишев называет его "потенциальным стационарным полем". Напряжение на участке цепи — это разность потенциалов именно потенциального стационарного поля (а не поля клемм источника, как я думала вначале). В задаче с кольцом при равномерном изменении магнитного поля ток будет постоянным, и можно снова говорить об электрическом потенциальном стационарном поле движущихся зарядов. Вот разность потенциалов именно этого поля и равна нулю между любыми двумя точками кольца. То есть потенциальное стационарное поле в данном случае попросту отсутствует (его напряженность внутри проводника равна нулю), а заряды двигаются лишь в непотенциальном вихревом электрическом поле, которое тоже, кстати, можно понимать как "поле сторонних сил", но только не локализованное на отдельном участке внутри источника, как в цепи постоянного тока, а равномерно распределенное по всему кольцу. Ну что вам стоило сразу сказать — читай, мол, Мякишева про стационарное потенциальное поле. Я бы немедленно пошла с этим разбираться. Я умею работать с книгами, они для меня единственный источник знаний. Общаться с квалифицированными людьми у меня, к сожалению, возможности нет. Мне очень стыдно, что я обидела вас. Простите меня, дуру безмозглую! Вы прекрасный преподаватель, я очень вам благодарна за вторую задачу. Пусть у вас будет много учеников, умных, не таких бестолковых, как я. Искренне ваша, Рита Королёва. |
|
👍 +1 👎 |
Дорогая Рита!
Спасибо Вам за поднятый вопрос, — это действительно тонкость, которую, как говорит одна моя коллега, "надо почувствовать животом". Рада, что Вы поняли. А я при этом поняла, что именно может быть здесь непонятно, и на что следует обращать особое внимание при объяснении, дабы избегать подобных "непоняток" у моих учеников. Я не обиделась, просто был уже поздний вечер, извините, что мне пришлось уйти. Общаться с разумными и дотошными в хорошем смысле людьми очень интересно (хотя и непросто — с Вашим напором ;-) Приятно было с Вами познакомиться. А если не секрет, — как Вы планируете свою дальнейшую, "послешкольную" жизнь? |
|
👍 +2 👎 |
Ох, это самый сложный для меня вопрос :( Я разрываюсь между двумя несовместимыми мечтами: МФТИ и филологический факультет МГУ...
|
|
👍 +1 👎 |
ЗдОрово... Многие физики были в известном смысле лириками
|
|
👍 +1 👎 |
Светлана Александровна, спасибо вам на добром слове!
|
|
👍 +2 👎 |
Марго, на Физтех однозначно
На филфак перейти всегда успеете. Наоборот — вряд ли. |
|
👍 +3 👎 |
Да, это один из плюсов. Есть и другой: много умных мальчиков — это гораздо интереснее, чем много умных девочек
|
|
👍 −2 👎 |
К посту №72. Но это не конец. Когда Вы говорите о напряжении на участке "обычной цепи", то подразумеваете, что он имеет отличное от нуля сопротивление. Когда переходите к кольцу сопротивление не учитываете? А какая разность потенциалов может быть между точками проводника, если между ними нулевое сопротивление?
|
|
👍 0 👎 |
А при чем тут "нулевое сопротивление" и вообще сопротивление кольца? Простите уж, Борис Семенович, но, спрятавшись в итоге за Сивухина, вы на пару с Р. В. Куцовым продемонстрировали своими высказываниями столь вопиющее невежество, что у меня нет никакого желания обсуждать с вами что-либо. Я крайне удивлена, что модераторы форума допустили вас обоих до консультирования по физике.
|
|
👍 0 👎 |
Не кипятись, все ошибаются — я вот тоже задавал вопросы и получил один неверный ответ и одну задачу так никто и не смог решить, а у тебя что за вопрос-то — а то лениво всё обсуждение читать )))
|
|
👍 −1 👎 |
Ошибиться при решении задачи и получить неверный ответ — это простительно для любого преподавателя, даже самого квалифицированного. Не вижу тут ничего страшного, все живые люди.
Но совсем другое дело — непонимание преподавателем фундаментальных вещей в физике. Преподаватель Семенов, как выяснилось, не понимает, что понятие напряжения можно ввести не в любом поле, а только в потенциальном (#46). А преподаватель Куцов начал было задавать мне снисходительно-наводящие вопросы (#45), да сам в итоге в тупик и зашел. Оказалось, он понятия не имел про стационарное потенциальное поле зарядов, движущихся в проводнике. Это называется непрофессионализм. И это ужасно. |
|
👍 +2 👎 |
так вопрос какой-то остался? или уже нет? я бы тоже подумал, но читать длинно ))
|
|
👍 −1 👎 |
Магнитный поток через проводящее кольцо меняется с постоянной скоростью. Хочется понять физическую причину того, что электрическое поле зарядов, образующих индукционный ток, обращается в нуль внутри проводника.
|
|
👍 +3 👎 |
Мухлёж налицо! Во-первых, все заряды, участвующие в создании тока, могут оказаться одного знака, так что их поле явно будет не ноль. Наверняка вопрос сформулирован кривовато: имелось в виду суммарное поле внутри проводника.
Тогда — "во-вторых". А и суммарное поле не обращается в нуль! Переменное магнитное поле создаёт вихревое электрическое (в данном случае постоянное). Это поле действует на свободные заряды в проводнике и они начинают ускоряться. Однако со стороны атомов проводника на них действует сила, противоположная скорости, и возрастающая по модулю с ростом скорости (типа силы сопротивления воздуха). При некоторой скорости эта сила сравняется с силой, действующей со стороны вихревого электрического поля, после чего заряды будут двигаться равномерно, создавая тем самым постоянный ток. |
|
👍 −1 👎 |
Заяц, ты не в теме. Не о том пишешь. Хочешь принять участие в обсуждении — прочти хотя бы #72.
Да, в металлическом кольце заряды, участвующие в создании тока, будут одного знака, и тем не менее их кулоновское поле внутри проводника будет нулевым. Это легко показывается простым рассуждением от противного. Но это рассуждение не проясняет физическую причину обнуления поля, которую я пока понять не могу. |
|
👍 +3 👎 |
Точность формулировок пока никто не отменял, так что поле не будет нулевым. Пусть поводник — кольцо. Движущиеся заряды в случае постоянного тока распределены равномерно по всему объёму кольца-проводника, так что на внешнем краю кольца поле будет направлено вдоль радиуса кольца.
Очень сложно найти чёрную кошку в тёмной комнате, особенно если её там нет. Какое поле-то обнуляется? |
|
👍 −3 👎 |
Послушай, всё уже было сказано. Разберись для начала с задачей 23.34 из Гольдфарба (она же №2 из параграфа 5.9 третьего тома пятитомника Мякишева) и осознай, разность потенциалов какого поля обращается в нуль между любой парой точек кольца. Это написано в #72.
|
|
👍 +4 👎 |
ага, самой сформулировать толком слабо, а мне вот, например, лениво искать что-то там где-то там. я надеялся, что ты сейчас что-нибудь по существу ответишь, а ты оказывается вообще грубиянка ))) всё тебе было правильно сказано в #87. ну если так позарез хочешь получить нулевое поле — вычти внешнее вихревое — и будет тебе счастье!
|
|
👍 0 👎 |
А я прогуливаю урок физики и продолжаю размышлять над задачей с кольцом
Рассуждение с противоречием, дающее нулевую разность потенциалов между точками кольца, мне понятно. Но оно формальное. А почему разность потенциалов равна нулю с физической точки зрения? Может, в вихревом электрическом поле (в отличие от цепей постоянного тока с локальным источником) в проводнике не возникает поверхностный заряд? И тогда по некоторой аналогии с проводящей плоскостью мы получим равную нулю напряженность (так как "сигма"=0)? Светлана Александровна, Дмитрий Андреевич, что вы думаете по этому поводу? |
|
👍 −1 👎 |
Рассмотрим цепь постоянного тока с локальным источником.
Рассмотрим маленький участок этой цепи (для большей наглядности лучше рассмотреть участок, который подальше от источника). Что заставляет течь ток по этому участку? Это — электрическое поле зарядов, которые движутся в проводнике и создают ток... Мякишев называет его "потенциальным стационарным полем". (Королева Марго, #72) Движущиеся заряды в случае постоянного тока распределены равномерно по всему объёму... (Мартовский Заяц, #89) стационарное потенциальное поле движущихся поверхностных зарядов. (Королева Марго, #73) Давайте пока не отвлекаться на вопрос о том, распределены ли заряды по всему объёму, или только по поверхности. Но так или иначе, плотность распределения этих зарядов не может быть одинаковой вдоль проводника — иначе они не заставляли бы течь ток. Пусть мало, пусть даже очень мало, но плотность распределения зарядов должна монотонно изменяться от одного конца провода до другого. Так же, как в водопроводной трубе, по которой течёт вода, плотность и давление воды должны монотонно изменяться от одного конца трубы до другого. Пусть даже эти изменения очень маленькие, но они должны быть — иначе не текла бы вода. Ну а в случае кольца плотность распределения зарядов одинаковая во всех точках кольца. (Нет, не точно сказано. Меня могут не понять. Плотность, быть может, зависит от расстояния точки до центра кольца. Но я имею в виду, что если смотреть на кольцо с большого расстояния, когда кольцо будет казаться окружностью, то если положение точки на этой окружности задавать углом, как в тригонометрии, то вот от этого угла плотность не должна зависеть.) Отвечает ли это на Ваш вопрос? |
|
👍 +2 👎 |
ай-ай-ай, как некультурно так цитировать! #89 относился к кольцу, а вы сделали из него общее утверждение, которое неверно (например, при плавном изменении удельного сопротивления)! хочу сатисфакции! )))
|
|
👍 0 👎 |
Я не делал и не хочу делать никакого общего утверждения
из Ваших слов. Я всего лишь хотел обратить внимение на то, что возможны две точки зрения на то, где распределяются заряды: по объёму или по поверхности. И я же предложил пока не отвлекаться на этот вопрос, так как важнее, как зависит линейная плотность этого распределения от расстояния, измеряемого вдоль провода. Вы продолжаете настаивать на встрече рано утром в лесу с секундантами и с пистолетами? Или Вы удовлетворены моим объяснением? |
|
👍 +1 👎 |
Мне-то казалось, что в случае локального источника стационарное потенциальное поле в проводнике возникает вследствие самого факта разделения зарядов и образования поверхностного заряда (ненулевая "сигма"). А вы, значит, считаете, что ненулевой "сигмы" недостаточно — нужно изменение поверхностной плотности по мере удаления от источника... Хм...
|
|
👍 +1 👎 |
Правильно казалось — см. мой #93 — изменение "сигма" будет в неоднородном проводнике.
|
|
👍 −1 👎 |
А если нет изменения поверхностной плотности по мере
удаления от источника, то в какую же сторону будет направлено создаваемое этими зарядами электрическое поле? Оба направления будут равноправны. |
|
👍 0 👎 |
Возразить нечего
|
|
👍 +1 👎 |
А зря. Возможна ситуация что плотность не меняется, а зяряды есть только на выводах источника. Однако я не буду подсказывать — захочешь, сама придумаешь. ))
|
|
👍 +1 👎 |
Ну вроде сложилась у меня некоторая картина. Хочу поделиться. Интересно, правильная она или нет. Попробую четче сформулировать вопрос и ответить на него.
УСЛОВИЕ Ситуация 1. Магнитный поток через металлическое кольцо меняется равномерно. В кольце возникает постоянная ЭДС индукции и течет постоянный ток. При этом разность потенциалов между двумя любыми точками кольца равна нулю (Гольдфарб-Мякишев). «Отсутствие разности потенциалов означает, что кулоновское поле внутри кольца равно нулю» (Мякишев). Ситуация 2. Проводник подключен к полюсам источника постоянной ЭДС. В проводнике течет постоянный ток. При этом разность потенциалов между любыми двумя различными точками проводника не равна нулю. ВОПРОС Какое электрическое поле обращается в нуль в первой ситуации и не равно нулю во второй? В чем физическая причина различия между ситуациями? ОТВЕТ В ситуации 2 в проводнике происходит некоторое разделение зарядов: под действием клемм источника вдоль всего проводника возникает отрицательный поверхностный заряд. Механизм его возникновения описан в Мякишеве. В результате этого разделения зарядов внутри проводника появляется электрическое поле, которое при постоянном токе является потенциальным («стационарное потенциальное поле»). Именно это поле двигает заряды во внешней цепи, создавая ток в проводнике. Разность потенциалов этого поля и называется напряжением на участке цепи. В ситуации 1 вихревое электрическое поле не приводит к такому разделению зарядов — поверхностный заряд не появляется. Свободные электроны, создающие индукционный ток, распределены равномерно по объему кольца, так что поля положительных и отрицательных зарядов внутри проводника компенсируют друг друга. Кулоновское поле внутри кольца равно нулю, как и утверждает Мякишев. Ну что, похоже на правду? |
|
👍 +3 👎 |
Все твои проблемы от кривого определения напряжения. В #91 я тебе посоветовал отбросить вихревое поле, так как ты очень хотела получить ноль любой ценой — вот я и уважил вопрос ))) а дальше можешь доиграться, что и закон ома перестанет выполняться!
Лучше определять напряжение на участке цепи как интеграл от поля вдоль данного участка цепи. При отсутствии вихревого поля оно естественно будет равно разности потенциалов и зависимости от линии интегрирования не будет, но в вихревом поле потенциал является неоднозначной функцией, так что пока лучше его не привлекать. При таком определении проблем не будет, а другие определения выкини — мало ли кто чего пишет ))) |
|
👍 0 👎 |
Ну вот круг и замкнулся
|
|
👍 +2 👎 |
Я не вникал в дискуссию с начала, а ответил только на текущий вопрос — как правильнее вводить понятие напряжения. Это определение сложнее, но более универсальное и не требует понятия многозначной функции. Если же я тем самым подтвердил твою уверенность, то уместно сказать мне спасибо )))
|
|
👍 0 👎 |
Ну конечно СПАСИБО, Заяц, о чем речь! Да только странно мне это как-то... Выходит, я права, а Гольдфарб с Мякишевым неправы... Исходя из того, что, по идее, должно быть наоборот, я и подумала, что не понимаю чего-то, и начала "искать черную кошку в темной комнате". Хм...
|
|
👍 0 👎 |
Или ты шутишь надо мной — в отместку? ;-)
|
|
👍 +2 👎 |
Да я серьёзней некуда! )))
Включай мозг: если автор заявляет, что у него напряжение всюду ноль, то это явно противоречит и закону Ома, и моему здравому определению напряжения, значит автор неправ! Короче, никому верить нельзя. Мне — можно! )) |
|
👍 +1 👎 |
Почему противоречит закону Ома? Участок цепи неоднородный, есть ЭДС индукции. Все ОК с законом Ома.
|
|
👍 +2 👎 |
Есть только один закон Ома — это U=IR — это уравнение состояния резистора (линейного активного (не реактивного) элемента). Выкинь из головы версии типа "закон ома для полной цепи" — это костыль, который зачем-то дают вместо нормальных правил Кирхгофа.
|
|
👍 0 👎 |
Ну ты даешь, Заяц! Для меня костыль — это как раз правила Кирхгофа. А закон Ома для неоднородного участка — естественное следствие закона сохранения энергии.
|
|
👍 +2 👎 |
Считать можно как угодно, но вот результат в том, что у меня в модели всё ок, а у тебя постоянно концы с концами не сходятся. Второе правиль Кирхгофа является следствием з.и.э. и обобщает закон ома. Как ты пишешь свой закон ома для переменного (возможно, несинусоидального) тока в цепи с реактивными и/или нелинейными элементами?
|
|
👍 0 👎 |
Не понимаю, в чем ты видишь нестыковку концов с концами. Что не сходится в #94?
Про переменный ток не могу пока ответить — еще в школе не проходили |
|
👍 +1 👎 |
И чем, кстати, тебя не устраивает картина, описанная мной в #94?
|
|
👍 +2 👎 |
Тем что у тебя там получается нулевое напряжение. Хотя я не пытаюсь отнять у тебя право пользоваться кривыми определениями. ))
|
|
👍 +1 👎 |
Кривизной обладает как раз твое определение — дает многозначность в непотенциальном поле. Так не лучше ли ограничить область определения потенциальными полями? Ну получается нулевое напряжение — и что? Противоречия с законом Ома для полной цепи нет.
|
|
👍 +1 👎 |
Ладно, ситуация с этими определениями мне ясна. Если пользоваться твоим широким определением, то задача Гольдфарба-Мякишева о кольце поставлена некорректно. Но тогда теряется из виду физический объект — потенциальное стационарное поле. Если же пользоваться узким "потенциальным" определением (которое, видимо, и принято в школьной физике), то задача корректна, наш объект возвращается на сцену, и напряжение нулевое.
Давай, кстати, врежем дополнительно в кольцо локальный источник постоянного тока — получим ненулевое напряжение как интеграл от (теперь ненулевого) потенциального стационарного поля (т. е. в смысле узкого определения) . |