Про землю и уровни

[kentawrik]

разность потенциалов то есть - но есть еще сила которая не даёт выскочить за пределы поверхности проводника.

Если бы этой силы не было - нас бы могло убить током если бы мы железной палкой держа её в руках прикоснулись бы к своей ноге.

Вообще в атмосфере заряды распространены с разностью потенциалов вроде как 100ЭВ на метр. Но из-за описанной силы электроны не могут перейти из одной среды в другую.

Я не помню всех названий чьим именем названа эта сила и пр., просто это направление куда рыть...

на этом кстати вроде Тесла основывал свой источник дармовой энергии.

Электроны могут все-таки срываться с поверхности материала - но для этого нужно или быстро вращать в воздухе металл (типа тереть шелком эбонитовую палочку или пластмассой по шерсти) или позволять с поверхности металла испарятся воде.

С этим связаны действия при транспортировке вертолетом линий опор ЛЭП. Их принудительно заземляют специальным способом при окончании транспортировки, потому что разница потенциалов оказывается достаточной чтобы нанести урон человеку, но не достаточна для того чтобы пробить большой воздушный зазор...

Когда вы меряете напряжение между двумя батареями прибором вы уравниваете потенциалы на концах батареек - и потенциала не хватает чтобы электрон преодолел место контакта поэтому ток не течет - ведь вторые полюса батареек разделены воздушным зазором. причем уравнивание потенциалов может происходить лавинообразно - типа искры проскакивает когда вы вылезаете из автомобиля и беретесь за дверцу.

[ArtemKuchin]

разность потенциалов то есть - но есть еще сила которая не даёт выскочить за пределы поверхности проводника.

ага, сила эл маг притяжения. Например электроны притягиваются в протонам в ядре.

энергии.

Когда вы меряете напряжение между двумя батареями прибором вы уравниваете потенциалы на концах батарейки - и потенциала не хватает чтобы электрон преодолел место контакта поэтому ток не течет. причем уравнивание потенциалов может происходить лавинообразно - типа искры проскакивает когда вы вылезаете из автомобиля и беретесь за дверцу.

Наверное тут у меня и беда. Возьмем две замкнутые эл. маг. системы.
Как можно выровнять их потенциалы? Только их соединив. Что произойдет когды мы их соединим? Потечет ток, и плотность зарядов в обеих система станет одинаковой! Т.е. ТОК и есть способ выравнивания потенцилов. Пока потенциал не выровнет - течет ток.
Соединяя две батареи мы вы выравниваем их потенциал, но там же зарядов до фига! Это выравнивание не может произойти моментально, так ток огромный будет. Батареи раскалятся. Вывод: нет. при соединении батарей потенциал не выравнивается моментально. Да и по опыту тока нет. Нестыковка.

[Света]

Выравнивание потенциалов и ток между телами никакого отношения к батарейкам и их эдс не имеет.

[SeregaT]

У батарейки разность потенциала только между плюсом и минусом этой батарейки. Относительно другой батарейки, никакой разности потенциалов нету.

[ArtemKuchin]

У батарейки разность потенциала только между плюсом и минусом этой батарейки. Относительно другой батарейки, никакой разности потенциалов нету.

Вот это я и не могу понять. По моему между всеми предметами в мире не связанными проводником есть разность (хоть и маленькая) потенциалов. Разве нет?

[evg]

Через воздух? В теории может и есть. А на самом деле нет.

[SeregaT]

По моему между всеми предметами в мире не связанными проводником есть разность (хоть и маленькая) потенциалов. Разве нет?

Тогда причём тут батарейка? Между всеми предметами может и есть трохи (только мультиметром её не померяешь ) Разговор-то был про ЭДС батарейки, а не про разность потенциалов между предметами. А у батарейки разность потенциалов только между её полюсами.

[Света]

По моему между всеми предметами в мире не связанными проводником есть разность (хоть и маленькая) потенциалов. Разве нет?

Конечно есть и даже бывает очень большая. Например между моей расчесткой и волосами очень приличные искры иногда проскакивают... И между батарейками тоже может существовать разность потенциалов, но только она относится ко всей батарейке, как к телу. И никакого отношения это не имеет к той химической работе, которая происходит внутри батарейки. В целом, батарейка остается нейтральной, независимо от того, какая у нее ЭДС.

[kentawrik]

разность потенциалов есть разность потенциалов,
а электрический ток есть электрический ток
так вот разность потенциалов может быть между двумя предметами независимо являются ли эти предметами батарейками или нет.
Воздух - диэлектрик поэтому тока в нем не возникает иначе потенциалы между разными предметами уравнялись бы.
Электрический ток и есть процесс уравнивающий потенциалы. если есть сила которая принудительно создаёт создаёт разницу потенциалов.
То эта сила и есть ЭДС химическая термическая электромагнитная или еще какая...
Так вот если мы возьмем и будем мерять прибором разность потенциалов между двумя батарейками висящими в воздухе - то потенциалом не будет являтся потенциал на клемме батарейки, а потенциалом (электрическим) будет являтся энергия которая накоплена в батарейке как в любом другом физическом теле такого же размера. камень или шарик например...

это упрощенно если...

Еще добавлю - в веществе столько электронов что если их сразу высвободить - то высвободится колоссальная энергия...
потенциал это относительная величина.
какой бы привести пример...
возьмем так: представим два шара - один весом 1 кг другой 1 т
и при этом тот который в 1 кг нагрет до 200 градусов по цельсию а 1 тонный - около 0 по цельсию и мы их кладем на весы.
это не совсем точный пример - но приблизительно описывает состояние энергий шаров относительно друг друга...

[ploop]

Вообще, советую почитать:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Электроста ... _потенциал
http://ru.wikipedia.org/wiki/Напряжение_(электрическое)
http://ru.wikipedia.org/wiki/Электрическая_ёмкость
http://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_ток

И далее по ссылкам
---
упс, форум русские буквы в ссылках не принимает... копируйте строку полностью

[ArtemKuchin]

Обчитался. Делаю выводы. Если где ошибаюсь - прошу поправить.

Итак, вопрос и ответы на них:

1) Почему если + (плюс) одной батареи кинуть на - (минус) другой батареи не будет тока


Ответ: потому что, чтобы батарея давала ток, внутри нее на каждый убежавший электрон во вне по кругу, внутри должен произойти ионный обмен в электролите. Если обмена нет, то и электрон не сможет убежать тоже, его держат слишком круто. И прибежать тоже не может.

Кстати, о батарейках. Напряжение батарейки зависит только от компонентов и внутренней хим. реакции. При этом пока электрод на месте и все еще целый (т.е. его достаточно для нормальной скорости реакции), то напряжение будет примерно на том же уровне. В конце, когда происходит износ электрода, напряжение резко падает.

на сколько я понял ТОК, который может давать батарея зависит от площади электрода погруженного в электролит и от скорости протекания реакции окисления-восстановления. Больше ни от чего.

Общее количество ионов в батарее по мере разрядки уменьшается, но напряжение батареи определят, в конечном итоге, количество ионов и электронов около (если не прямо на) электродов (-ах). А так как в окрестностях электродов их количество поддерживается самой реакцией примерно на постоянном уровне, то и напряжение не падает значительно до момента полного разрушения электродов или деионизации электролита.

Кстати об ЭДС. ЭДС - всего лишь удобная абстракция. Такая же как температура (температуры нет, это макро-статистическое описание скорости или частоты для большой группы тел). Так вот и ЭДС нет. Есть поле, его напряженность и форма. ЭДС батареи обуславливается внутренней ионизацией батареи, т.е. просто заряды попавшие в поле батареи толкаются этим полем, вот и все.



2) Почему последовательное соединение батареек дает разность потенциалов равную сумме разностей на батарейках? (2 батареи по 1.5в дают 3 В).

Это свойство самой ЭДС, а точнее, свойство силы - силы складываются.
Сила действует на заряд в поле. Возможно напряженности тоже складываются, я не читал про это ничего.
Как пять чуваков тянущих канат тянут его сильнее, чем один.


3) Почему можно посадить, например, минус батареи на общий провод с МК, который питается от розетки, и померить этим МК напряжение на батарее и это всегда будет работать

Вступление: Этот вопрос я так не смог ответить. Я не нашел нигде ничего (а я прочел много и не только википедию, но и учебники по физике и лекции чьи-то и туториалы, и задачки даже порешал), что бы говорило, что нельзя говорить о разности потенциалов между землей (общим проводом) и терминалом батарейки. Там говорится о полях и зарядах в них. И терминал батарейки и общий провод могут иметь какую то разность зарядов, а следовательно разность потенциалов (напряженность поля деленную на заряд). И вот тут начинается самое интересное...

Ответ: Любые измерители напряжения работают только при наличии тока, причем на уровне, чувствительном для этого измерителя. Т.е. не меряют вольтметры разность потенциалов поля. Если, если МК запитан от 100В, сидит с батарейкой 1.5В на одном общем проводе (батарея минусом на общем), а + бататерии идет на АЦП МК, то ток от батареи на МК будет совсем мал, так как АЦП обладает большим сопротивлением, и ровно столько, сколько из МК в плюс батарии затечет электронов, столько же их рекомбинирует внутри через ионы и столько же будет выкинуто на общий. Даже если общий провод в абсолютных значениях более отрицательный или более положительный (ионизирова каким то образом), батареи будет пофиг, так как она пропускает через себя столько, сколько внутри рекомбинирует ионов.

Рассмотрим два крайних варианта (в обоих батарея минусом на общем):

а) общий провод выше уровня + (плюса) батареи (т.е. на общем проводе даже большая нехватка электронов, чем на + у батареи).

АЦП питается от ОБЩИЙ и от ОБЩИЙ+100В.

Сопротивление ЦАП велико. Так где меряется напряжение батареи действует разность потенциалов между ОБЩИЙ и + батареи.

Общий провод выше уровня + батареи, а питание еще выше, поэтому при работе ЦАП электроны по идее должны убегать из плюса батареи делая его еще более положительным. А на минусе батарейки электроны должны убегать на электроположительную землю. Т.е. все электроны бегут из батареи со всех концов. Такого быть не может , так как внутри не будет рекомбинации ионов. Вывод: батарея не будет давать тока, замер напряжения покажет 0.
Хотя! Если на общем ооочень большой + относительно батареи (ну скажем 1000 вольт), то вполне может быть, что оно высосет некоторое количество электронов их батареи, пока силы не уравновесят нехватку электронов.


б) общий провод ниже уровня - батареи

АЦП как и прежде питается от ОБЩИЙ и от ОБЩИЙ+100В.

Сопротивление ЦАП велико. Так где меряется напряжение батареи действует разность потенциалов между ОБЩИЙ и + батареи.

Общий - ниже уровня + батареи, поэтому при работе ЦАП электроны по идее должны выходит из АЦП и входит в + батареи. Тут все нормально.

Со стороны минуса батарея присоединена к очень электроотрицательному потенциалу, там много электронов, и электрон из батареи просто не сможет вытолкнуться - его поле электронов проводника будет держать в батареи. Т.е. получается противоположенное - закачка электронов в батарею во все концы.
Вывод: тока нет, замер 0.
Возможно и такое возможно, если очень большая разность, т.е. все кишит электронами и бедную батарейку кинули туда.

Мне кажется это все бред, потому что:

Ну какое дело изолированной батарейке до потенциала окружающей среды, если среда не ионизирована (не токопроводящая)? Ведь разность потенциалов батарейки обусловлена только внутренним химическим процессом!

Здесь я сдаюсь!

Прилагаю схему


прошу пояснить по ней, что тут происходит с источниками ЭДС? Как они ведут по отношению друг к другу и чему равно U в красной точке.
Каково движение электронов на обоих концах батарейки?
Что произойдет, земля в данных схеме будет уже намного более положительной (т.е. с очень низкой концентрацией электронов), чем
плюс на батарее?

[ARV]

напряжение в красной точке меряется относительно "земли"? тогда скажите: ваши разглагольствования про "потенциал земли" - относительно какой точки этот потенциал вдруг станет более полдожительным?!

у вас на столе линейка А, на ней есть 0. рядом лежит вторая линейка Б, на ней тоже ноль. какой ноль "нолее"? это ведь бред! ноль - это ноль конкретной линейки. чтобы определить расстояние между нулями линеек, надо взять третью линейку, назвать один из нулей "главным нулем", и от него измерить расстояние до второго нуля. в этом суть измерения потенциалов и их разности. понятно объяснил? причем если мерить от ноля А до ноля Б, то расстояние будет положительным, а если наоборот - отрицательным. улавливаете аналогию? земля - это абстракция, всего лишь опорный уровень, точка отсчета. даже если это Луна

в вашей схеме ноль всегда на земле - "главный ноль", точка отсчета для всех прочих потенциалов. если где-то еще есть ноль - считается, что он находится на вашей земле. и даже если вдруг окажется, что ваша земля на самом деле подключена к мегавольтному плюсовому источнику - все равно ее потенциал принят за 0. и относительно этого нуля ваш мегавольтный источник окажется с заземленным плюсом.

в красной точке относительно земли будет 1В (если мы считаем, что батарейка на самом деле идеальный источник напряжения). если батарейка реальная, а +10 поступают так же от реального источника напряжения с хорошими параметрами - ваша батарейка разогреется и вытечет. после того, как она выйдет из строя, напряжение в красной точке станет +10В относительно земли. до этого момента оно будет каким-то средним между 1В и 10В и по мере порчи батарейки будет расти.

[ArtemKuchin]

Попробую сформулировать то, что не понимаю максимально просто и понятно.

Я не говорю "земля" вообще. Я говорю - общий провод. Нули
двух линеек я вообще не сравнивал, я как раз говорю, с чего мы вдруг за нуль принимаем ноль одной линейки и тут же считаем, что ноль другой с этим совпадает. Вдруг он не совпадает? Но не суть, не будем переходит на абстракции. У меня с электронами проблемы, а не с линейками.

Рассмотрим другую схему. Тут только две батареи. Одна 10В, другая 1В.

Для начала поясню, как работает батарея. Батарея, не просто заряды расщепляет, сбивая все электроны в одну сторону. Там два электрода, на одном идет реакция восстановления, на другом - окисления. Т.е. на одном скапливаются электроны, от другого отрываются. Разность потенциалов (т.е. напряжение батареи) - это разность ЭДС этих двух процессов. Например на одной стороне получается ЭДС +0.7В, на другой -0.5В, 0.7-(-0.5)= 1.2В на батареи.

Далее. Эти ЭДС зависят о химии (материалов) и площади электродов. Т.е. ЭДС на концах 10В батареи будут больше по абсолютным значениям, чем у 1В батареи.

Схема


Ну так вот. На этой схеме мы объединили минусы двух батарей.
И типа мы можем считать теперь этот общий провод за ноль. Тогда на
на плюсе одной батареи мы будем иметь +10В. а над другой +1В.

Посмотрим на батарею, которая 1В. У нее разность потенциалов на концах 1В, пусть на концах ЭКС будет 0.5 и -0.5. Т.е. в некотором смысле это два химически связанных источника ЭДС.

То, что мы считаем это батарею 1В, то это мы считаем этот 1В относительно минуса ЭТОЙ батареи. Однако. мы соединили этот минус с минусом другой батареи 10В, у которой на минусе работает другая ЭДС, -5В (в 10 раз больше).

Предположим, мы сделаем зверство и уберем все резисторы и проводок для R3 тоже уберем. Т.е. жестоко замкнем батареи показанным образом (+ к +).

Понятно, что маленькой батарее придут кранты довольно быстро. Мы выровняли потенциалы минусов, минус левой батареи генерит -5В. минус правой -0.5В (т.е. намного меньше электронов). Т.е. минус меньшей батарее намного более электроположительный, чем минус большой. Т.е. электроны с минуса большой батареи будут стремиться "влезть" в меньшую батарею, чтобы выровнять заряд. С плюсом другая беда, Он намного более электроотрицательный (1В) чем у большой батареи и из него электроны побегут в плюс большой батареи. Т.е. через малую батарею пойдет ток от в обратном полюсам направлении. Какой он там будет - зависит от внутреннего R малой батареи. Малая батарея при этом будет генерировать свой ток в прямом для себя направлении, который будет бороться с током от большой батареи.

Вопрос: если во время этой борьбы мы клеммы вольтметра поставим вокруг малой батареи, то что мы получим? По идее то все напряжении большой должно падать на малой батарее, разве нет?

[Света]

Непонятно, что вы имеете ввиду, когда говорите о ЭДС +5 и -5 В. ЭДС - это по сути напряжение между двумя точками. Одну точку вы указали - это один из выводов, а вторая где?
Батарейка - это источник напряжения и в идеале подобный источник обладает нулевым внутренним сопротивлением. Для левой батарейки правая будет как короткое замыкание со всеми вытекающими отсюда последствиями.

[Anjey]

Одну точку вы указали - это один из выводов, а вторая где?

А вторая у него - по центру батарейки...

[ArtemKuchin]

Почему по центру? На сколько я понимаю, разделение электронов происходит прямо на электроде. Так что ЭДС, как разность потенциалов имеет место быть в окрестностях поверхности электрода. Их - электрода в батарейке - два, поэтому и ЭДС две.

Света, Anjey: можете ответить на вопрос в конце поста?

Я просто хочу методом последовательного приближении или перебора (как получится), понять где я ошибаюсь.

[ploop]

Вопрос: если во время этой борьбы мы клеммы вольтметра поставим вокруг малой батареи, то что мы получим? По идее то все напряжении большой должно падать на малой батарее, разве нет?

Нет, не всё. А только 9В. Вот и останется на малой 1В, который она честно отстояла. Конечно, в случае с идеальной батарейкой, проводниками и т.д.

[Света]

На сколько я понимаю, разделение электронов происходит прямо на электроде. Так что ЭДС, как разность потенциалов имеет место быть в окрестностях поверхности электрода.

разделение электронов происходит не на электроде, а во всем объеме батарейки и ЭДС может быть только между выводами батарейки.

Для батарейки 10В в ее цепи падение напряжения должно быть 10В

А на чем должно падать напряжение? На сопротивлении 0 Ом?

[ArtemKuchin]

Вопрос: если во время этой борьбы мы клеммы вольтметра поставим вокруг малой батареи, то что мы получим? По идее то все напряжении большой должно падать на малой батарее, разве нет?

Нет, не всё. А только 9В. Вот и останется на малой 1В, который она честно отстояла. Конечно, в случае с идеальной батарейкой, проводниками и т.д.

Я знаю, что 9В. Но как быть с суммой падений напряжений? Может я тут не понимаю чего-то. Для батарейки 10В в ее цепи падение напряжения должно быть 10В, так ведь? Где тогда падает 1В?

разделение электронов происходит не на электроде, а во всем объеме батарейки и ЭДС может быть только между выводами батарейки.

Не знаю, знаете ли вы английский, но вот цитата (наш сегмент интернет в этом плане убогий):
http://en.wikipedia.org/wiki/Electromotive_force

"For a voltaic cell the source of emf is the chemical reactions that occur at each of the electrode-electrolyte interfaces, so that a voltaic cell can be thought of as two "surface pumps" of atomic dimension. The reactions at the electrode-electrolyte interfaces provide the "seat" of emf for the voltaic cell."

Тут сказано, что источником EMF является реакция на электродах. Точнее в местах контакта электролита и электрода. Об этом еще много сказано в экспериментах Вольта.

Картинка хорошая тут:
http://en.wikipedia.org/wiki/Galvanic_cell
по ней понятно откуда две ЭДС.

В объеме же батарейки, конечно же, тоже идет активный обмен электронами между ионами. Ровно такой же обмен, какой идет между контактами через внешнюю цепь.

Давайте с этой часть определимся. А потом, я задам еще раз вопрос про общий провод и хим реакцию в батарее в условиях, когда на общем проводе переизбыток электронов.

Итак. вы согласны, что ЭДС две шутки в батарейке и напряжение на батарее это разность этих двух ЭДС, а сами ЭДС возникают на электродах?

Для батарейки 10В в ее цепи падение напряжения должно быть 10В

А на чем должно падать напряжение? На сопротивлении 0 Ом?

Тут я не знаю. Просто **ТУПО** повторил закон про падение напряжения. 0 Ом в природе, конечно нет. А надо было не тупо: "алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура"
А сумма ЭДС как раз 9 вольт. Вопрос снят.

[kentawrik]

Это что получается Вы от нас добивались, чтобы мы Вам на законы Кирхгофа намекнули?

У одного профессора спросили (не помню кто и у кого - но реальная присказка, может и не слово в слово - но суть та): "Как вы можете рассуждать одновременно об структуре атома и о строении галактик?", он ответил: "Когда я рассматриваю каждую конкретную вещь я абстрагируюсь от остальных".

В теории многие могут объяснить как движутся электроны как получается ЭДС как движутся токи в цепи и распределяются падения напряжений. Но может не стоит рассуждать начиная от реакции на электродах? Может стоит абстрагироваться есть ЭДС - где и что она есть? Есть ток где и что он есть? и т.д. и т.п.

Кстати величину заряда можно померять и неконтактным способом - это еще на уроках физики в первые годы обучения проходят.
И еще наличие ЭДС не говорит о наличии того или иного количества зарядов на контактах батареи (аналогия - жидкость в шприце - мы давим с определенной силой, а количество жидкости не имеет определяющего значения на величину давления в игле)

А насчет объяснения скажу - проще все проходить постепенно а не скопом.. наверное в школе для того и есть определённая последовательность в получении знаний.

Проще объяснить с 0, чем объяснить с позиции квантовой механики...
В этом и есть вся загвоздка для объясняющих - они вроде видят уровень спрашивающего - но объяснить с позиции его уровня знаний не могут.
Почему - без обид только - просто наличие такого уровня знаний подразумевает хорошее знание школьной программы - и путает отсутствие этих знаний, выказываемое спрашивающим.

Поэтому объяснять человеку ведущему феррари со скоростью 300 км в час, что такое стартер - несколько странновато...