Энергия, ток и напряжение.

Здесь принимаются все самые невообразимые вопросы... Главное - не стесняйтесь. Поверьте, у нас поначалу вопросы были еще глупее :)
Ответить
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

Время от времени задаю себе и другим вопрос: что такое энергия, что есть напряжение и что такое на самом деле ток?
Какие у вас сформировались определения этих сущностей, как вы себе все это представляете?
Спасибо!
Реклама
Нашел транзистор. Понюхал.
Аватара пользователя
Сообщения: 167
Зарегистрирован: Ср янв 05, 2011 19:10:55

Сообщение kotofeev »

Вот насчет энергии не подскажу, а вот про напряжение и ток моё понимание такое: по простому напряжение это сила с которой эл. поле пытается пропихнуть по проводнику электроны. Ток-это упорядоченное движение заряженных частиц(электронов) от одного полюса к другому .
Ток показывает сколько по проводнику в секунду с бешеной скоростью пролетает электронов. Ну как-то так. :)))
Реклама
Нашел транзистор. Понюхал.
Аватара пользователя
Сообщения: 167
Зарегистрирован: Ср янв 05, 2011 19:10:55

Сообщение kotofeev »

А лучше почитайте обучалку, там все должно быть описано.
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

Если напряжение это сила, то почему не измерять ее в ньютонах? Как охарактеризовать точку приложение такой силы? Направление? Нееет, напряжение это не сила.
Ток это не просто упорядоченное движение, и не кол-во зарядов, это скорость движения зяряда и в связи с этим мне не совсем ясно как будет отличаться значение тока от одного заряда который движется быстро в сравнении с несколькими зарядами которые двигаются относительно медленно? Что значит скорость заряда в металле? Как именно движется конкретный электрон? Реально от одного полюса к другому?
Энергия это тоже для меня не совсем понятный термин. Я недавно общался на эту тему и так и не получил согласованной позиции по этому вопросу.
Для меня важно получить ответ на сл. вопросы:
Если растянуть пружинку выполнив при этом некоторую работу, а после этого остановиться и просто удерживать пружину, то 1е есть ли в такой системе энергия? Работу я совершил растягивая пружинку, энергия есть в этой системе?
2. Если есть то где именно она запасена? Что именно является энергией в таком случае?
Спасибо!
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7439
Зарегистрирован: Чт ноя 04, 2010 01:56:36
Откуда: г. Москва

Сообщение Satyr »

А чего, википедия сегодня не работает ?
Реклама
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

Satyr писал(а):А чего, википедия сегодня не работает ?
Вот цитаты из нее:
Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие.
Энергия является мерой способности физической системы совершить работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних единицах
С фундаментальной точки зрения энергия представляет собой интеграл движения (то есть сохраняющуюся при движении величину), связанный, согласно теореме Нётер, с однородностью времени. Таким образом, введение понятия энергии как физической величины целесообразно только в том случае, если рассматриваемая физическая система однородна во времени.
Согласно специальной теории относительности между массой и энергией существует связь, выражаемая знаменитой формулой Эйнштейна
Вам все понятно? Мне нет.
Реклама
Нашел транзистор. Понюхал.
Аватара пользователя
Сообщения: 167
Зарегистрирован: Ср янв 05, 2011 19:10:55

Сообщение kotofeev »

Если напряжение это сила, то почему не измерять ее в ньютонах? Как охарактеризовать точку приложение такой силы? Направление? Нееет, напряжение это не сила.

Я знаю что напряжение это не сила. Напряжение характеризует электрическое поле ,которое в свою очередь "толкает" электроны.
Я просто пытался проще объяснить.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7439
Зарегистрирован: Чт ноя 04, 2010 01:56:36
Откуда: г. Москва

Сообщение Satyr »

Двоешник писал(а): Вам все понятно? Мне нет.
Вполне.
Какие моменты не понятны ? Спрашивай конкретно, расскажем.

Если провести классические школьные аналогии электрического тока с потоком воды на пальцах, то напряжение - скорость потока, ток - ширина потока. Мощность - колличество воды перетекшее за единицу времени, энергия - запас воды в нашем распоряжении.
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

Никого не хочу обидеть, но не могу не сказать: ну их нафиг, эти водопроводные аналогии! Они слишком грубо отражают суть явления.

Для начала разберемся с энергией.
Энергия является мерой способности физической системы совершить работу
- это самое главное. Другими словами, энергия это некий универсальный эквивалент возможности физического действия. Есть в какой-либо сущности запас энергии - она может двигаться, светить, греть, etc. Нет - не может, лежит тихо и не шевелится. Энергия - изначально абстрактное понятие, потому пытаться представить ее бессмысленно.

***

Ток, по определению, направленное движение зарядоносителей. Да, именно так. А вот сила тока I=q/t. Т.е., такой параметр, как сила тока (сила тока и ток - философски разные вещи!), показывает, сколько заряда перемещается в секунду из одного места в другое, и только. Потому непосредственно скорость заряда имеет весьма опосредованное отношение к силе тока. Если 100 гипотетических зарядов за одну секунду пройдут между точками A и B 1Км, а между C и D 1мм, ток между точками будет одинаковый, хотя скорость, очевидно, будет разная.

Т.е., сила тока показывает, сколько заряда в Кулонах перемещается между двумя точками в единицу времени. Неважно с какой скоростью, неважно по какому пути (электрическая сила консервативна) - просто сколько.

***

Теперь напряжение. Напряжение это, опять же, по определению, разность потенциалов. Потенциал же - мера энергии заряда в точке. Таким образом, напряжение показывает, на сколько поле изменяет энергию заряда (т.е., его возможность совершать что-то) при его перемещении, или, что то же самое, какую работу оно при этом совершает. Да, напряжение имеет отношение к силе, которая действует на заряд, но и только. Реально это - мера работы по перемещению оного.

Это очевидно из известных соотношений:

U=Ed - чем сильнее поле и чем дальше перемещаем, тем большую работу совершаем, тем больше, соответственно, напряжение.

Кстати, сила F, действующая на заряд q в поле E:

F=qE.

Т.о., можно получить связь напряжения между точками и силы, действующей на заряд:

F=(qU)/d

Видно, что напряжение - не сила, но тем не менее, ее характеризует.

Вопросы? :)
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

Если растянуть пружинку выполнив при этом некоторую работу, а после этого остановиться и просто удерживать пружину, то 1е есть ли в такой системе энергия? Работу я совершил растягивая пружинку, энергия есть в этой системе?
2. Если есть то где именно она запасена? Что именно является энергией в таком случае?
1. Да. В частности, та энергия, которую Вы придали ей путем совершения работы при растягивании пружинки.

2. Внутри пружинки. Растягивая ее, вы чуть-чуть сдвинули атомы. Вот в их взаимодействии и заключена энергия.

Еще раз, энергия не есть нечто материальное. Наличие энергии - это возможность совершать работу. Вы растянули пружинку, и теперь, сжимаясь, она может, например, поднять грузик. Т.е., она может сама совершить работу. А значит, в ней запасена энергия. Которая в момент поднятия грузика перейдет в работу.

Т.е., схематично:

Энергия <-> может ли тело что-то делать? Много ли оно может при случае сделать?
Работа <-> много ли энергии ушло на что-то?
Мощность <-> насколько активно тело что-то делает сейчас?
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

О токе и напряжении немного позже поговорим. Давайте остановимся на энергии. Для меня это принципиально важный вопрос, и я остро нуждаюсь в глубинном понимании сути этого термина.
Итак, Вы говорите о том, что энергия это возможность совершать работу, универсальный эквивалент возможности физического действия, но с чем связана такая возможность? Ведь если подумать то пружинка которую еще не растянули обладает возможностью физического действия, но до тех пор пока я не приложил сил, с тем чтобы ее разжать, эта возможность ничего не означает!
Получается что когда мы говорим о энергии мы говорим о чем-то вполне материальном, при этом обязательно упоминаем и неких силах связанных с предметом обсуждения.
Что будет если например растянуть пружинку, и прокалить ее (пружинку) горелкой? (При этом по моим скромным жизненным наблюдениям металл покинет всякое упоминание о силе упругости) Куда подевается энергия?
Выходит что энергия заключена именно в материи, что энергия это свойство/состояние самой материи! Будь то металл проволоки пружинки или поле.
Не кажется ли вам что энергия это не что иное как материя «заряженная» силой, материя в некоем несбалансированном состоянии и состоянии стремящемся уравновесить дисбаланс?
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

Итак, Вы говорите о том, что энергия это возможность совершать работу, универсальный эквивалент возможности физического действия, но с чем связана такая возможность?
В каждом случае причины разнятся.
Выходит что энергия заключена именно в материи, что энергия это свойство/состояние самой материи!
Я бы сказал, что энергия это характеристика материи. Например, точно так же мы можем ввести, например (пойдем от абсурда), характеристику "привлекательность" для девушек. Придумать формулу, и говорить, что, скажем, привлекательность Кати 5, а Светы - 100500. Это будет такая же абстрактная количественная характеристика.

Энергия - количественная характеритика возможности действовать. Еще раз отговариваю Вас пытаться ее представить как нечто непосредственно материальное. В каждом конкретном случае она служит характеристикой систем разной природы, позволяя количественно сравнивать эффекты разнородных процессов.
Что будет если например растянуть пружинку, и прокалить ее (пружинку) горелкой? (При этом по моим скромным жизненным наблюдениям металл покинет всякое упоминание о силе упругости) Куда подевается энергия?
По мере нагревания металл будет размягчаться, и в конце концов пружина деформируется, оставшись в растянутом состоянии. Энергия уйдет на деформацию самой пружины.
Не кажется ли вам что энергия это не что иное как материя «заряженная» силой, материя в некоем несбалансированном состоянии и состоянии стремящемся уравновесить дисбаланс?
Не совсем так. Энергия - описательная характеристика материи. А то, что все системы стремятся прийти в состояние с минимумом энергии - фундаментальное свойство мира.
Получается что когда мы говорим о энергии мы говорим о чем-то вполне материальном, при этом обязательно упоминаем и неких силах связанных с предметом обсуждения.
Необязательно. Пример - электромагнитная волна в вакууме.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
Мучитель микросхем
Сообщения: 488
Зарегистрирован: Вт апр 27, 2010 20:09:25

Сообщение Pablo »

А может просто рассмотреть энергию как способность перехода системы из одного стабильного состояния в другое. Вот,например, Энштейн говорит что энергия материальна E=mc2, а Планк представляет её волновым процессом.
Истина где-то рядом :shock:
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

YS, электромагнитные волны нужно наверное оставить на потом, у меня вопросы пока из плоскости житейской.
Значит Вы говорите что энергия это характеристика материи, не свойство а характеристика.
Думаю это правильнее так как термин "свойство" более подходит для описания состояния которое не меняется у объекта наблюдения, а вот "характеристика" как раз и служит для того чтоб иметь некие количественные показатели состояния объекта за которым мы наблюдаем и которые могут изменяться.
Так что-же характеризует этот показатель-энергия? Вы говорите: - "количественно возможность действовать", я не спорю, именно так и есть. Ученые четко и глубоко проработали вопросы касающиеся количественных оценок, но мне интересно что именно оценивается при помощи всего этого многообразия мат. зависимостей?
Если я правильно понимаю Вас, то Вы имеете в виду что всяческих физических систем существует великое множество и в каждом конкретном случае энергия системы будет связана именно с этой системой, а термин будет применен именно для возможности действовать конкретно в этой системе. То есть энергию невозможно представить себе так природа материи оч. разнообразна и в одном случае это тепло, в другом упругая деформация, в пятом это ток по проводам. Как можно представить себе что-то конкретно если все это абс. разные вещи!?
Я спрашивал по поводу энергии для того чтоб как-то согласовать свою точку зрения и точку зрения других людей. И мне кажется, что кое что таки связывает тепло огня, упругие деформации в пружине и ток в проводах. Можно было бы придумать что-то более подходящее, но не суть важно, так или иначе но всё это некие материальные субстанции и их состояния. И мы о них говорим потому что они были выведены из равновесия некими силами и именно поэтому я и считаю, что энергия это материя со смещенным из состояния равновесия состоянием, величину этого смещения и характеризует термин.
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

YS, электромагнитные волны нужно наверное оставить на потом, у меня вопросы пока из плоскости житейской.
Никак нельзя. Энергия - везде одна и та же. И если мы говорим об энергии, то необъодимо учитывать все ее приложения.
а вот "характеристика" как раз и служит для того чтоб иметь некие количественные показатели состояния объекта за которым мы наблюдаем и которые могут изменяться.
Истинно! Именно "количественный показатель состояния".
Если я правильно понимаю Вас, то Вы имеете в виду что всяческих физических систем существует великое множество и в каждом конкретном случае энергия системы будет связана именно с этой системой, ... То есть энергию невозможно представить себе так природа материи оч. разнообразна и в одном случае это тепло, в другом упругая деформация, в пятом это ток по проводам. Как можно представить себе что-то конкретно если все это абс. разные вещи!?
Именно. Скажем, можно спокойно сравнивать энергию падающей воды и электрического тока. Потому это понятие и необходимо, что, как Вы понимаете, вещи могут быть совершенно разной природы. Например, мы можем заставить водопад вращать турбину, и преобразовать в ток... а что преобразовать в ток? Как количественно оценить, сколько лампочек можно зажечь от водопада высотой, скажем, 20м? Вот тут нам и приходит на помощь энергия. Системы разные, но существует универсальная мера действия, которую мы можем использовать для численной оценки.
И мне кажется, что кое что таки связывает тепло огня, упругие деформации в пружине и ток в проводах.
Вот это "кое-что" и есть энергия. :)
и именно поэтому я и считаю, что энергия это материя со смещенным из состояния равновесия состоянием, величину этого смещения и характеризует термин.
Чтобы как-то визуализировать для себя то, что невозможно представить, Вы вольны представлять это как угодно. Важно понимать, что на самом деле точного материального воплощения этого понятия нет.

Например, принято считать, что электрон - этакий твердый шарик (несколько реже используется волновая модель). При этом, что такое электрон на самом деле - не знает никто. И никогда не узнает. Но нам удобно представлять его шариком, и, пока это возможно, мы поступаем именно так.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
Открыл глаза
Сообщения: 46
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2011 12:10:08

Сообщение Двоешник »

Хорошо, с энергией пока все. На данном этапе меня устроит и такая трактовка термина.

Теперь ток. Вы пишите:
YS писал(а): Ток, по определению, направленное движение зарядоносителей. Да, именно так. А вот сила тока I=q/t. Т.е., такой параметр, как сила тока (сила тока и ток - философски разные вещи!), показывает, сколько заряда перемещается в секунду из одного места в другое, и только. Потому непосредственно скорость заряда имеет весьма опосредованное отношение к силе тока. Если 100 гипотетических зарядов за одну секунду пройдут между точками A и B 1Км, а между C и D 1мм, ток между точками будет одинаковый, хотя скорость, очевидно, будет разная
И правда нужно отметить что ток и сила тока суть разные вещи. Ток это физ. явление которое является следствием движения заряда, а сила тока это все же скорость движения заряда.
Вы пишите: "из одного места в другое""ток между точками ""пройдут между точками A и B", но сила тока характеризует движение заряда не между точками, а через точку/сечение проводника! И в связи с этим ток между точками C и D из вашего примера будет в 1км/1мм меньше. Или я не прав?
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

но сила тока характеризует движение заряда не между точками, а через точку/сечение проводника!
Нет. Движение через сечение характеризует плотность тока j=I/S. Плотность тока в приведенных примерах, естесственно, будет отличаться. А вот сила тока - нет.
Последний раз редактировалось YS Пт мар 25, 2011 23:34:35, всего редактировалось 1 раз.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
YS
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05

Сообщение YS »

Ток это физ. явление которое является следствием движения заряда
Ток как физическое явление и есть направленное движение заряда. Ну называется оно так.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Контактная информация:
Прорезались зубы
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Вс янв 23, 2011 21:51:12

Сообщение Ar-Gen-Tum »

Двоешник писал(а):Время от времени задаю себе и другим вопрос: что такое энергия, что есть напряжение и что такое на самом деле ток?
Какие у вас сформировались определения этих сущностей, как вы себе все это представляете?
Спасибо!
Пожалуй лучшее определение энергии(взято из Википедии):
В 1961 году выдающийся преподаватель физики и нобелевский лауреат, Ричард Фейнман в лекциях[5] так выразился о концепции энергии:
Существует факт, или, если угодно, закон, управляющей всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определенная величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечено. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним.
Напряжение или разность потенциалов - работа по перемещению эл. заряда в эл. поле
между точками с различным потенциалом. (Не зависит от пути.)
(Работа - это изменение энергии мат. тела. Допустим чел. толкнул гирю. Общая энергия системы
чел.-гиря не изменилась, но чел. совершил работу, т.е. его энергия уменьшилась, а энергия гири возросла.
Когда гиря упадет челу на ногу, все будет наоборот. :)) )
Эл. ток - это заряд протекающий в единицу времени по эл. цепи.
Мучитель микросхем
Сообщения: 488
Зарегистрирован: Вт апр 27, 2010 20:09:25

Сообщение Pablo »

С точки зрения здравого смысла сопротивление в 1 ОМ уравнивает между собой напряжение и ток в плане энергетики.
Ответить

Вернуться в «Теория»