Им, собственно говоря, создавать минус на другом конце необязательно, хотя его появление и возможно, например, на всасе насоса.
Заряженные частицы движутся за счёт электрического поля. Они могут двигаться и в разомкнутой цепи, когда есть избыток зарядов на одном теле, и его нет на другом. Ну например (грубо) у одного шарика 6 лишних электронов, у другого лишних нет. При этом у первого заряд будет +6, у второго 0. Три электрона перетекут с одного на второй, и у обоих станет +3, ток прекратится. Может быть, что на втором 4 элетрона лишних, тогда перебежит один, и станет у них по +5. Но это называется электрической ёмкостью тела, и в электронике практически не используется, разве что на высоких частотах, но там другие нюансы.
koffie писал(а):Вы на мой вопрос не ответили: электроны движутся потому что их на противоположном конце ожидает точно такой же по величине, но противоположный по значению заряд (в таком случае как могут электроны с минуса батарейки на землю стекать?), или потому что на другом конце энергия меньше, чем энергия электронов? Если брать гидравлику, то там вот такая ситуация: частицы жидкости с большей энергией движутся в сторону меньшей энергии. Им, собственно говоря, создавать минус на другом конце необязательно, хотя его появление и возможно, например, на всасе насоса.
Еще раз. Электрон ни в какую землю стекать не будет, если между этой землей и электроном нет электрического поля. Простой опыт. Берете батарейку и соединяете ОДИН ее вывод с некоей заземленной шиной. Никакой ток никуда не потечет. Однако возникнет потенциальное электрическое поле между землей и НЕПОДКЛЮЧЕННЫМ выводом батарейки. Потенциалы подключенного к земле вывода и земли сравнялись, по причине того, что земля это проводник и его поверхность имеет равный электрический потенциал (эквипотенциальна).
А вот это как раз интересный момент. Ток не потечет, это понятно - электронов же взять неоткуда. Это если мы минус с землей соединим и плюс в другом месте с землей соединим, тогда дело пойдет. Но вот в первые секунды, когда мы только соединили минус батарейки с землей - что происходит? На минусе до соединения сидело, к примеру, 5 электронов с энергией 1 Дж на брата. Что в этот момент было на плюсе? Сидело пять протонов? С какой энергией? И вот мы соединили минус с землей. На земле потенциал равен нулю (избыточная энергия). Что произошло с минусом? На нем остались эти пять электронов? Если их потенциал сравнялся с землей, то значит, у них ужек по 0 Дж? а куда же эти джоули девались?
В первый момент произойдет перетекание заряда в электрическую емкость, образованную между землей (и вообще всей эквипотенциальной поверхностью электрически связанной с землей) и неподключенным выводом батарейки. Заряд такой емкости поддается простому расчету. Это заряд образован ПОТЕНЦИАЛЬНЫМ электрическим полем. Т.е. по прежнему источником зарядов обоих знаков является химический источник тока (батарейка).
Я вам приведу выдержку из книги, вот этот текст меня в тупик и поставил:
Представьте, что мы движемся вдоль последовательной электрической цепи и всякий раз берем из нее пробу вещества, подобно тому, как геолог берет для химических анализов пробу грунта. Начнем с «минуса» генерато- ра, с отрицательного электрода. В пробе, взятой из него, естественно, обнаружится избыток отрицатель- ных зарядов, ну, скажем, лишняя тысяча электронов (эта цифра, как и все последующие,— чистая выдумка, цифры подобраны так, чтобы пояснить суть дела, его качественную сторону). Движемся в сторону положительного электрода и еще раз берем пробу, на этот раз уже в соединительном провод- нике. Здесь избыток отрицательных зарядов несколько меньше—в том месте, где проводник соединяется с нагрузкой, с лампочкой, в пробе оказа- лось 990 электронов. Как видите, разница в количестве избыточных зарядов на концах соединительного провода невелика — на одном его конце всего на 10 зарядов больше, чем на другом. А вот пройдя по нити лампочки, мы обнаружим большое различие в ко- личестве избыточных электронов — на одном конце нити их, как мы только что установили, 990, а на другом оказывается уже 590 — разница в 400 из- быточных электронов. Двигаясь дальше, мы в какой-то момент обнаружим участок цепи, где избыточных электронов вообще нет, а затем начнут появ- ляться избыточные положительные заряды, положительные ионы самого металла. По мере продвижения к «плюсу» количество избыточных положи- тельных зарядов будет все возрастать и на положительном электроде до- стигнет своего максимума—1000 лишних ионов в каждой пробе.
Получается, что если мысленно разбить проводник, по которому ток течет от одного конца к другому, то на каждом участочке этого проводника именно разница в количестве заряда, а не разница в энергетическом уровне двигает электроны. По крайней мере, я так понял. А ведь когда ток течет, при этом энергия какая-то вырабатывается - ее электроны и теряют. А тут получается, что электроны просто двигаются от места, где 5 положительно заряженных ионов к месту, где 10 положительно заряженных ионов. Где здесь энергетический аспект - непонятно. Может, конечно, в книжке ерунда написана, но кому тогда вообще верить. Тем более, как я понял, это еще текст с советских времен, а тогда ахинею к печати не допускали. Кстати, книжка - Сворень Р.А., Электроника шаг за шагом
Вы постоянно пытаетесь привязать энергию к электрону, а она должна быть привязана к ПОЛЮ. ПОЛЕ обладает энергией по ОТНОШЕНИЮ к электрону. Если в проводнике нет потерь (сверхпроводник), то ток в нем будет течь БЕСКОНЕЧНО ДОЛГО. Потому что кинетическая энергия электронов, которую они получили из потенциального электрического поля создала магнитное поле вокруг кольцевого проводника. Это магнитное поле будет существовать в условиях идеальной сверхпроводимости бесконечно долго.
Господи, какая драма по вопросу отрицательного напряжения... Выбросьте Вы из головы все эти электроны, энергии и потенциалы (пока).
У себя на кружке я при объяснении сей концепции рисую такую картинку:
Земля в схемотехническом контексте - абсолютно условное понятие. На самом деле это не более чем точка, в которую мы договорились втыкать минусовой щуп вольтметра при измерении. Если же говорить о земле в смысле почвы, то это просто проводник. Просто есть договоренность, что минусовой щуп всегда втыкается в нее, если она реально используется.
Если обозначить землю, как показано на рисунке - получим т.н. двуполярное питание. Нижний вывод будет иметь потенциал -12В, верхний - +12В.
Если договориться мерять относительно самого нижнего вывода, то потенциал нижнего будет нулем, среднего - +12В, верхнего - +24В.
Если обозначить землей верхний вывод, потенциал среднего будет -12В, нижнего - -24В.
Напряжение - разность потенциалов. Потенциал - отношение потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда.
Физический смысл имеет разность потенциалов, характеризующая работу по перемещению заряда из точки А в точку В:
В зависимости от того, в какую сторону двигать заряд и что из чего вычитать, получим разный знак. Однако абсолютное значение для одинаковой конфигурации отличаться не будет, ибо в одинаковых условиях для перемещения заряда производится одинаковая работа.
Знак разности зависит от выбора начальной точки, абсолютное значение - от совершенной работы.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Если минус батарейки соединить с Землёй, то с него спрыгнут парочка электронов и зарядят Землю до потенциала равного ЭДС батарейки со знаком "-" . И после этого спрыгивание электронов прекратится, поскольку заряд Земли сравняется с зарядом минуса батарейки. Если теперь отключить Землю от минуса и подключить к плюсу, то эта парочка электронов запрыгнет на + батарейки и разрядит Землю. Тем самым те 2 электрона потратят свою энергию. Потом с плюса на Землю спрыгнут ещё пара "дырок" и зарядят землю потенциалом равным ЭДС батарейки но со знаком "+" на этом ток прекратится. Заряд Земли сравняется с зарядом плюса батарейки.
Если сначала соединить минус одной батарейки с Землёй, а потом "+" другой батарейки то на другую батарейку запрыгнут только 2 электрона и ЗАРЯДЯТ вторую батарейку ЗАРЯДОМ 2-ух электронов.
В результате земля останется нейтральной, а ваши батарейки будут заряжены одна двумя дырками другая двумя электронами
Если эти батарейки соединить минус к минусу или плюс к плюсу то электроны прибегут к своим дыркам и батарейки уже не будут иметь электрического заряда
ессно это грубо
заряд одного электрона 1.6 х 10 в минус 19-ой степени кулонов Длч того, чтобы зарядить Землю до напряжения 1.5 вольта относительно человека с батарейкой нужен заряд 1.5вольта х 40пикофарад = 6х10в-11 степени. Это 400 000 000 электронов Для сравнения за 1 секунду через 100 ваттную лампочку пробегает число электронов с 18-ю нулями
Я вообще не люблю все эти водопроводные анаглогии и им подобные. На самом деле электрон это нифига не твердый шарик, а ток - не поток воды. Все эти процессы удобнее всего рассматривать с точки зрения потенциалов и соответствующих уравнений - это совсем другой подход, переключиться на который после такого примитива будет сложно (но абсолютно необходимо).
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Просто есть договоренность, что минусовой щуп всегда втыкается в нее, если она реально используется.
Хе, только вот небольшая поправка: нулевой щуп, а не минусовой Мы же будем отрицательное напряжение измерять? Значит вольтметр у нас продвинутый, типа мультиметра. А там нет минусового щупа...
Еще раз, всерьез рассуждать о напряжении и энергии в терминах "этот электрончик пошел туда, а этот сюда" - бессмысленная затея. Для этого придумана соответствующая и очень удобная теория.
То, что Вас интересует, содержится в курсе общей физики за первый/второй курсы факультетов типа радиофизического. Очень рекомендую найти такой конспект/учебник, а лучше и то, и другое.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
