Основы электротехники.Электрический ток.Движение электронов.

[YAA]

Нам препод когда пытался все же обьяснить, что такое ток проводил аналогию с бильярдными шарами. Если передавать его слова дословно то... "Электрон никто не берет и не тащит", "Бьют по первому и очень быстро импульс доходит до последнего"

А кто бьёт по первому? Вот именно, что электорон (или другой носитель заряда) "берут и тащат" - это делает так называемая "электродвижущая сила (ЭДС)" или по-другому "сторонняя сила". А вот все остальные электроны (носители) начинают двигаться примерно так, как происходит с бильярдными шарами - двигаться они начинают с небольшой задержкой друг от друга, определяемой скоростью света.

[illarionovsp]

Электроны движутся медленно. В неохоту им в кутерьму. А поле тянет их постоянно. Сразу на приёмник тока попадают. Тогда ощущение, что электроны (дырки) постоянно в движении. Да и скучно им. Сталкиваются с атомами. Энтропия, понимаешь ...
С уважением, СП.

[Meteor]

двигаться они начинают с небольшой задержкой друг от друга, определяемой скоростью света.

Помилуйте, это ж нарушение закона Е=mc^2. Скорость светы тут не к месту;)

[YAA]

двигаться они начинают с небольшой задержкой друг от друга, определяемой скоростью света.

Помилуйте, это ж нарушение закона Е=mc^2. Скорость светы тут не к месту;)

Что за закон? И в чем конкретно нарушение?

Представьте себе очень длинный проводник, длиной 300 000км. Если на одном конце подключить батарейку, то электроны начнут медленно двигаться (на-а-а-много медленнее скорости света), толкая друг друга. Но на другом конце проводника, о том, что пошёл ток, Вы узнаете только через 1сек.

[SeregaT]

Сравнение электрического тока и бильярдных шаров вообще не корректное. Это нужно очень сильно по электрону ударить, чтобы действие от удара распространилось на сотни километров в ЛЭП
Металл выполняет роль волновода, по которому распространяется электрическое поле (которое как известно, распространяется со скоростью света, как и всё электромагнитное излучение). А вот под действием электрического поля заряженные частицы начинают двигаться одновременно, на протяжении всего провода. Вот я придерживаюсь такой теории. Как там на самом деле, никто не знает, всё только теории (которые принято считать правильными, как например направление движения тока).

[YAA]

Сравнение электрического тока и бильярдных шаров вообще не корректное. ...............

Вообще, подавляющее число аналогий и сравнений некорректное...
Так же как и представление атома в виде шариков - ядро, электороны крутятся... На самом деле там волновые функции. И электроны не двигаются, как бильярдные шары, а переходят между близкорасположенными энергетическими уровнями (зонная теория проводимости), если говорить о проводниках.
Но аналогии полезны тем, что позволяют хоть как-то представить то, что в принципе представить нельзя.

[SeregaT]

Вообще, подавляющее число аналогий и сравнений некорректное...
Так же как и представление атома в виде шариков - ядро, электороны крутятся... На самом деле там волновые функции.

Волны и вещество - это малость разные вещи. Из волн вещество не получится, а из атомов получается. А если представить атом в том виде, как его описывают, это Вам ничего не напоминает? Ядро, вокруг которого вращаются электроны... Планетарные системы устроены так-же (звезда, вокруг которой вращаются планеты, а галактики - это как молекулы). А если представить, что планетарные системы образуют какое-то вещество, но следующего порядка? В общем тут теорий можно нагородить уйму.

[Meteor]

Что за закон? И в чем конкретно нарушение?

Для того чтобы разогнать электрон до скорости света нужны огромные энергии, вот что я хотел написать.

Представьте себе очень длинный проводник, длиной 300 000км. Если на одном конце подключить батарейку, то электроны начнут медленно двигаться (на-а-а-много медленнее скорости света), толкая друг друга. Но на другом конце проводника, о том, что пошёл ток, Вы узнаете только через 1сек.

Теперь совсем запутали и запутались. В родненьком Новосибирском техунивере нам (мне) так не преподавали.
Скорость движения электронов не может быть равна скорости света, ибо как обозначено выше необходима энергия большая. Со скорость света двигаются частицы не имеющие массы покоя (теория относительности) электрон к ним не относится. Если не ошибаюсь то речь скорее должна идти о скорости движения самих электронов, но что-то подсказывает (всплывает в помутненном сознании), будто значения близки к скорости звука в материале...

[YAA]

Волны и вещество - это малость разные вещи. Из волн вещество не получится, а из атомов получается. А если представить атом в том виде, как его описывают, это Вам ничего не напоминает? Ядро, вокруг которого вращаются электроны... Планетарные системы устроены так-же (звезда, вокруг которой вращаются планеты, а галактики - это как молекулы). А если представить, что планетарные системы образуют какое-то вещество, но следующего порядка? В общем тут теорий можно нагородить уйму.

Волны и волновая функция - это, как говорят "две большие разницы". Волновая функция - это решение уравнений Шредингера (квантовая физика), которая показывает вероятность нахождения электрона в опредёлённом месте. Нельзя одновременно измерить координаты электрона (да и любой частицы) и его импульс (принцип неопределённости). Поэтому и представление атома в виде шариков (как в Солнечной системе) - тоже некорректное сравнение. Это иллюстрация того, что практически любое сравнение некорректное...

[YAA]

Теперь совсем запутали и запутались. В родненьком Новосибирском техунивере нам (мне) так не преподавали.
Скорость движения электронов не может быть равна скорости света, ибо как обозначено выше необходима энергия большая. Со скорость света двигаются частицы не имеющие массы покоя (теория относительности) электрон к ним не относится. Если не ошибаюсь то речь скорее должна идти о скорости движения самих электронов, но что-то подсказывает (всплывает в помутненном сознании), будто значения близки к скорости звука в материале...

Никто и не утверждал, что электроны движутся с субсветовыми скоростями, ноаборот, я и написал, что они движутся очень медленно... А информация о том, что ток пошёл распространяется со скоростью света. В чем путаница-то? Если не нравятся бильярдные шары, то есть еще одна аналогия - трогающийся грузовой состав из сотни вагонов. В момент трогания сцепка вагонов издаёт звук. Так вот первые вагоны двигаются очень медленно, а звук от сцепок (от выгона к вагону) распространяется намного быстрее. Через какое время последний вагон "узнАет", что нужно ехать?

PS. А при чём тут E=mc^2??? Из этой формулы никак не следует, что энергия для разгона бесконечна!

[Meteor]

По формуле, признаю привел ее не к месту. Теперь о деле

Никто и не утверждал, что электроны движутся с субсветовыми скоростями, ноаборот, я и написал, что они движутся очень медленно...

А чуть ранее

Представьте себе очень длинный проводник, длиной 300 000км.

Представил. И далее

на одном конце подключить батарейку, то электроны начнут медленно двигаться (на-а-а-много медленнее скорости света)

Тоже имеет право на утверждение. И наконец

на другом конце проводника, о том, что пошёл ток, Вы узнаете только через 1сек.

Вот тут извините, раз я узнаю о начале движения через 1 сек на дистанции 3*10^8 м, то скорость равна скорости света в вакууме.

А информация о том, что ток пошёл распространяется со скоростью света.В чем путаница-то?

Имеем, априори скорость света в веществах меньше скорости света в вакууме.
Вот тут и начинается, Ваша, путаница.

Если не нравятся бильярдные шары...

Не стоит переходить к аналогиям второго класса, яблоки, конфеты. Все уже взрослые...
По формуле прошу прощения, но скорость света в материале и скорость движения электронов в нем же , это разные понятия и разные величины. Поэтому не надо приравнивать скорость тока (движения электронов) к скорости света в материале.
PS. Если отступить от теории относительности, то кинетическая энергия всех электронов (заменил одной массой), при токе 1 А и с=3*10^8 м/c, равна 255 кДж, слишком хороший результат для 6*10^18 штук электрончиков:)))

[Meteor]

Вот нарыл немного http://physics.ru/courses/op25part2/con ... heory.html
Там есть вот такие строки
"Оценка по этой формуле для металлического проводника сечением 1 мм2, по которому течет ток 10 А, дает для средней скорости упорядоченного движения электронов значение в пределах 0,6–6 мм/c. Таким образом, средняя скорость упорядоченного движения электронов в металлических проводниках на много порядков меньше средней скорости их теплового движения Рис. 1.12.3 дает представление о характере движения свободного электрона в кристаллической решетке."
Скорость о которой идет речь 1*10^5 м/с.

[YAA]

Вот тут извините, раз я узнаю о начале движения через 1 сек на дистанции 3*10^8 м, то скорость равна скорости света в вакууме.

А информация о том, что ток пошёл распространяется со скоростью света.В чем путаница-то?

Имеем, априори скорость света в веществах меньше скорости света в вакууме.
Вот тут и начинается, Ваша, путаница.

Никакой путаницы нет! Скорость движения электронов (как тел, обладающих массой) и скорость распространения тока (скорость распространения информации) - вообще разные вещи. Или Вам не нравится цифра "1сек"? "1,1сек" Вас больше устроит?

По формуле прошу прощения, но скорость света в материале и скорость движения электронов в нем же , это разные понятия и разные величины.

Я Вам даже больше скажу: "скорость движения электрона может превышать скорость света в конкретном материале"! И что?

Про Ваши расчёты энергии вообще не понятно. Что к чему? Скорость электронов нужно вообще не так считать!

[YAA]

Вот нарыл немного http://physics.ru/courses/op25part2/con ... heory.html
Там есть вот такие строки
"Оценка по этой формуле для металлического проводника сечением 1 мм2, по которому течет ток 10 А, дает для средней скорости упорядоченного движения электронов значение в пределах 0,6–6 мм/c. Таким образом, средняя скорость упорядоченного движения электронов в металлических проводниках на много порядков меньше средней скорости их теплового движения Рис. 1.12.3 дает представление о характере движения свободного электрона в кристаллической решетке."
Скорость о которой идет речь 1*10^5 м/с.

В Вашей же ссылке есть фраза: "Малая скорость дрейфа на противоречит опытному факту, что ток во всей цепи постоянного тока устанавливается практически мгновенно. Замыкание цепи вызывает распространение электрического поля со скоростью c = 3·10^8 м/с. Через время порядка l / с (l – длина цепи) вдоль цепи устанавливается стационарное распределение электрического поля и в ней начинается упорядоченное движение электронов."

[Meteor]

для YAA
Признаю, был невнимателен и поспешен. Слишком импульсивно воспринял Вашу фразу. После внимательного изучения нашей беседы осознал и сделал вывод. Спасибо.

[YAA]

..........
Спасибо.

Не за что!
Извините, если что не так!

[Meteor]

Извините, если что не так!

Все так и все правильно. Если не вспоминать и не спорить, то и совсем забыть можно:)))

[illarionovsp]

Извините, если что не так!

Все так и все правильно.

Про квадрат скорости света, тут в ряд ли. Про теорию вероятностей, в сомнении я. Что-то мне эти квантовые заумствования не очень. Вообще мне эти физики не очень. У нас на матмехе говорили так: "Физик - это бестолковый математик". Не я сказал. Электрон оторвался от атома. Значит атом стал положительнее. Теперь приложим поле. Электрон начал двигаться. А атомы, положительные, "не хотят его пускать", отсюда нагрев. Отсюда ро=0,0175, по меди.
С уважением, СП.

[Meteor]

Вообще мне эти физики не очень. У нас на матмехе говорили так: "Физик - это бестолковый математик".
С уважением, СП.

А у нас, говорили, что матаппарат предназначен для описания физики...
Тут я уже разобрался, и понял что был неправ. Речь шла о разном. Причем сам недочитал и недоглядел. Знания надо закреплять, а то лежат в загажнике бестолку:))

[GRAF]

Что-то мне эти квантовые заумствования не очень. Вообще мне эти физики не очень.

Это в квантах-то заумствования?
Для примера, кванты ЭМВ (электромагнитную волну) описывают как поток фотонов, никаких векторов E и H. Создание ЭМВ- торможение электронов (что и происходит в переменном электрическом поле), кторые потом испускают фотоны (энергию куда-то надо девать). Вот и всё, просто и понятно

А атомы, положительные, "не хотят его пускать", отсюда нагрев.

Это не объясненяет нагрев.
Нагрев - это выход "лишней" энергии, а тут мы её только добавляем на разрыв связи.
Столкновение электронов с ионами- это причина. Образуются так называемые фононы - тепловая энергия.