Свободные заряды в проводниках.

nky Вы наверное сообразили на что я намекнул этим вопросом?
Я предположил что так энергия что запасает плоский кондёр очень похожа на запас зарядов на поверхности сферы что можно тоже считать энергией не так ли?
Только тут понятно о какой энергии идёт речь- это количество зарядов и их суммарный заряд.А запас плоского кондера нужно рассматривать как полевое взаимодействие.
Но и запас сферы тоже полевое взаимодействие в итоге....
Пока видны сильные сходства....

 

так тут не сходство а одно и то же просто. понятие емкости в школе начинают проходить именно с изолированных проводников, сфер, просто это все пропускают мимо ушей и если потом втягиваются в радиолюбительство, обнаруживают конденсатор и именно его и считают настояшей емкостью. а когда сталкиваются с емкостью изолированного проводника начинаю придумывать 'емкость относительно земли', не в силах отказаться от понятия емкости как штуки с обязательно двумя обкладками

а это одно и то же явление - заряд, потенциал, емкость. у конденсатора просто свои конструктивные особенности для обеспечения большой емкости сразу двух проводников, за счет взаимного уменьшения потенциалов

если обкладки конденсатора разносить, то емкость пластин будет стремиться не к нулю (а потенциалы соответственно не к бесконечности) а к значениям емкости обкладок как изолированных проводников, без взаимовлияния. конденсаторная формула емкости верна только для малых расстояний между обкладками. если вы измерите тестером емкость конденсатора из 2 метровых пластин, разнесенных на километр, то намерите емкость в миллион раз большую, чем следовало бы из конденсаторной формулы

 

Посмотрите вот это видео

<a class="postlink" href="http://www.youtube.com/watch?v=1KSsREYEV9w" onclick="window.open(this.href);return false;">http://www.youtube.com/watch?v=1KSsREYEV9w</a>

вопрос такой как сохранился заряд?

 

возможно остаточная поляризация диэлектрика. то же самое можно наблюдать, допустим, закоротив заряженый конденсатор, а после размыкания через некоторое время на нем снова образуется разность потенциалов.

а вероятнее просто стекание заряда на поверхность диэлектрика

 

А если предположить другой вариант
у нас ведь 2 обкладки по сути,пусть разной площади
Теперь смотрим мы зарядили среднюю обкладку заряды вытолкнулись наружу из трубовидной обкладки тем самым своим полем создав тоже самое на внешней обкладке.
Получилось что внешняя стороны наружней обкладки и внутренняя сторона внутренней обкладки будут иметь разность в количестве зарядов и их соединяет поле взаимодействия.
Теперь мы разобрав банку получаем что 2 внешнии стороны обоих обкладок(разобраных) имеют один знак и хоть их соединяй хоть нет ..
И самое главное как я вижу что заряды сохранились - типа как на сфере.
И вот стоит их собрать обратно конденсатор снова готов "убивать".
Это моё видение ситуации.

 

1. на видео после разборки касается цилиндров рукой и касает между собой, заряд после такого только 0

2. даже без касания цилиндр не способен удержать заряд после разборки. собственная емкость такого цилиндра порядка 15пф. емкость в сборе, за счет взаимного ослабления потенциалов - порядка 3000пф. потенциал в процессе разборки растет в 200 раз, во столько же растет напряженность поля у поверхности и заряд неизбежно утекает через ионизированный воздух.

3. диэлектрик способен удерживать избыточный заряд на поверхности, но только неподвижным. см. электризацию трением. трение причем используется не как механический процесс производства зарядов, а лишь как способ увеличить площадь контакта. заряд способен перетечь с диэлектрика на диэлектрик или с металла на диэлектрик только при сверхплотном контакте, а любые материалы несмотря на кажущееся отсутствие зазоров реально 'касаются' (то есть с зазором менее сотых долей микрона) едва ли 1% своей площади. трением лишь заставляют касаться больше таких участков. так вот в процессе разборки и резкого усиления поля в сотни раз, заряды с металла на стекло могут стечь не только в микроточках касания, но и микроразрядами через воздух. зарядив поверхность стекла гораздо сильнее, чем это можно сделать касанием

 

Да,но что куда будет утекать? Ведь получается то что допустим внутренний цилиндр получив заряд - дал смещение свободных зарядов и они вытолкнулись наружу и своим полем так же вытолкнули(поляризовали)внешний цилиндр- и по сути получилось что то типа разделения зарядов- на внешней стороне цилиндра заряды есть на внутренней нету -и потом утекать зарядам будет не надо а лишь обратно"размешаться" и тем самым обнулится ....вроде бы так происходит с плоским конденсатором?На одной стороне недостаток зарядов на другой избыток при разряде заряды численно востанавливаются- так же и здесь или нет?

 

куда они обратно разместятся если на цилиндр от электрофорной машины поместили избыточный заряд. теперь на этом цилиндре 1000 протонов и 1100 электронов, как их не переразмещай, избыточные 100 электронов никуда не денутся. чтобы вернуть цилиндру нулевой потенциал нужно дать этим электронам покинуть его. через воздух, через замыкание с другим проводником

 

Другими словами,Вы хотите сказать что и плоский конденсатор если разобрать(заряженный) то на одной обкладке будет избыток электронов а на другой их недостаток?

 

да. потенциалы при этом увеличатся

ошибочно считают что потенциалы на обкладках вызваны зарядами, связанными полем в зазоре между обкладками. но все ровно наоборот, потенциалы создаются оставшимися зарядами, не учавствующими в конденсаторной связи, это его погрешность, неидеальность.

если отдельно взятые пластины зарядить до + и - миллиона вольт и сблизить, то 99.99% зарядов свяжутся и перестанут формировать потенциал, а те 0.01% которые не удалось связать будут формировать потенциалы + и - сто вольт. заряды при этом не изменятся

 

То есть общий заряд на пластинах имеет такой вид как на первом варианте а не как считается и мне объясняли на втором?

 

если точечками обозначены электроны то да, первый вариант. нижняя пластина обогащена электронами и почти все эти избыточные электроны расположены на верхней границе пластины. верхняя пластина обеднена электронами и почти все недостающие электроны (то есть одинокие неподвижные протоны кристаллической решетки лишенные парных электронов) расположены на ее нижней границе. остальные части обоих пластин лишь слегка обогащены и обеднены.

если пластины разнести то все эти лишние или недостающие электроны растекутся по всей поверхности. а при сближении пластин они кулоновским притяжением стягиваются к месту сближения

 

Вот смотрите,я ведь в своём разделе(зарядка конденсатора) пытаясь понять процесс зарядки конденсатора примерно так и понимал весь процесс- но меня похоже специально сбивали что мол всё не так.Вот поэтому я сейчас сильно путаясь(всё смешалось)начинаю что то понимать- поэтому nky Вы извините за мои вопросы - а то они выглядят - как "снова да ладом".
Но понять то надо .
Где то до середины раздела -зарядка конденсатора я считал что избыточный заряд поступает на проводник(самостоятельно это его свойство распределяться самооталкиваясь) и доходя до обкладки конденсатора распределяться там как излишек и соответственно таким образом накапливаться- что я единственное не так указывал что с другой обкладки заряды уходят и их там недостаток.
Мне же объяснялось(и я стал так считать!) что зарядов всегда на пластинах одинаковое количество просто их "судьба изогнула коромыслом" и они таким образом накопили энергию...
Надо ещё раз открыть тему зарядка конденсатора и всё повторить...можно в конец запутаться... :fp:

 

Чтобы разобраться с конденсатором нужно сначала разобраться с емкостью проводника (сферы в простом варианте). Чтобы разобраться с емкостью проводника нужно четко и недвусмысленно понимать что такое потенциал. Не "ну вот это, на батарейке" с неопределенными движениями рукой, а разобраться зачем, как, с какой целью ввели эту величину, не обладающую собственным физическим воплощением, а являющуюся лишь другим способом описания силы кулона. Это совершенно непростой вопрос, несмотря на кажущуюся очевидность и обыденность.

Вот есть 2 абстрактных одноименных заряда, какой-то конструкцией удерживаемых в данных точках. Если один заряд отпустить, то он постоянно набирая скорость, за счет силы отталкивания от другого заряда, улетит в бесконечность. При этом приобретет кинетическую энергию m*v^2/2. То есть до начала движения он обладал какой-то потенциальной энергией E, создающейся силами кулона, которая постепенно вся, по мере набора скорости, перешла в кинетическую. Если бы там был заряд в 2 раза большей величины, то силы кулона были бы в 2 раза больше и он набрал бы в 2 раза большую кинетическую энергию. Отсюда возникает идея поделить E на q и получить абстрактную величину, которая позволит рассчитать потенциальную энергию вообще любого заряда, помещенного в эту точку. Это и есть потенциал. Первый заряд q1 создает в точке нахождения второго заряда потенциал U1, если туда поместить заряд величиной q2, то он будет обладать потенциальной энергией q2*U1, которая способна полностью или частично перейти в кинетическую.

Примечательно, что второй заряд создает в точке нахождения первого совсем другой потенциал U2, но чисто математически следует что q1*U2=q2*U1, то есть они взаимно наделяют друг друга одинаковой потенциальной энергией. Какой из них ни отпусти он наберет одну и ту же кинетическую энергию. Если отпустить оба сразу - ситуация еще интереснее, один двигаясь уменьшает потенциалы на пути следования другого и наоборот. В итоге в таком раскладе каждый из них наберет меньше кинетической энергии чем вроде бы было у него изначально потенциальной, но вот сумма их кинетических энергий как раз и будет равняться потенциальной энергии каждого из них. Отсюда следует, что упомянутой потенциальной энергией обладает не каждый из зарядов по отдельности, а вся система зарядов целиком. Система из двух закрепленных одноименных зарядов обладает потенциальной энергией q1*U2 = q2*U1. Эта система и является простейшей емкостью. Чем больше расстояние между зарядами тем меньше их потенциальная энергия тем больше емкость

 

Немного моего мнения во вложении.
Эх, была бы у меня возможность продолжить эксперименты используя Лейденскую банку. Методом замены на резервные стеклянный и металлические цилиндры можно выяснить где хранится заряд и изменяется ли потенциал. Спасибо автору эксперимента, хорошо взбудоражил.