сила тока в цепи как определяется

Polyphem

Здравствуйте,
я бы хотел задать вопрос по физике касательно силы тока.
Вопрос школьный, но я не могу себе его уяснить.
Допустим имеется провод, по которому бегут элекроны, образуя тем самым электрический ток.
Есть такое понятие как "сила тока". Насколько я понял из прочтенных мною материалов, сила тока определяется для произвольной ТОЧКИ (сечения) имеющегося у нас провода.
  
----------------->----
| |
А B

Таким образом, мы имеем права говорить, что сила тока в точке А равна тому-то, а в точке B тому-то. Это верно?
Допустим теперь у нас появился резистор
 
____
-----|__R_|--------
| |
A B

Если мое предположение верно, то по-прежнему законно говорить о силе тока в точке A и силе тока в точке B. Верно?
А если записывается закон Ома I * R = U и говорят про силу тока в цепи с напряжением U и сопротивлением R, то что это означает? К какой точке относится эта "сила тока в цепи"?
Заранее благодарен.

svetik5623190

Всё верно ты понимаешь.
А если записывается закон Ома I * R = U и говорят про силу тока в цепи с напряжением U и сопротивлением R, то что это означает? К какой точке относится эта "сила тока в цепи"?

Поскольку электроны нигде не скапливаются и никуда не исчезают, то в участке цепи, состоящем только из включённых последовательно (т.е. один за одним) резисторов ток I одинаковый в любой точке. При этом сопротивление R такого участка цепи равно сумме сопротивлений всех резисторов на этом участке. Падение напряжения U на таком участке, как ты верно отметил, описывается законом Ома: U = I*R.

Polyphem

Огромное спасибо за ответ.
Таким образом, сила тока в точках A и B в обоих случаях (с резистором и без) одинакова.
Из твоего сообщения я сделала вывод, что напряжение не есть функция одной точки, но пары точек! Функцией точки является значение потенциала. И закон Ома, таким образом говорит насколько различаются потенциалы в точках А и B, если между ними есть резистор.
Я должен еще немного это обмозговать. Еще раз спасибо.

Vlad128

я сделала вывод
Я должен еще немного это обмозговать
Тебе еще кое-что надо обмозговать. Не откладывай в долгий ящик.

Polyphem

:)
Описался, так как, составляя сообщение, параллельно думал над вопросом.

irenape

Мне в этих случаях помогала аналогия электрической цепи с водным потоком.
Напряжение - разница уровней воды (поэтому когда параллельно напряжение сохраняется, когда последовательно - прибавляется). Сопротивление - величина, обратная ширина потока (т.е. чем уже поток - тем выше сопротивление). Сила тока - объём воды в единицу времени, протекающей через участок (поэтому когда параллельно силы тока разные, когда последовательно - одинаковые).
Когда узкая речка с большой разницей уровней (высокое сопротивление и высокое напряжение количество воды в единицу времени всё равно не большое (небольшая сила тока хотя скорость большая.
Когда широкая речка с большой разницей уровней (низкое сопротивление и высокое напряжение количество воды в единицу времени большое (большая сила тока хотя скорость может быть небольшой.
Это, конечно, не полноценная аналогия (ибо существуют ещё магнитные эффекты помимо электростатитечских но определённые штрихи для интуитивного понимания добавляет. Мне, по крайней мере.

lebuhoff

Из твоего сообщения я сделала вывод, что напряжение не есть функция одной точки, но пары точек! Функцией точки является значение потенциала.
Всё правильно.
А напряжение всегда задаётся между двумя точками - оно и есть разность потенциалов этих двух точек.

lebuhoff

Мне в этих случаях помогала аналогия электрической цепи с водным потоком.
+1
Всё правильно и наглядно, а поток воды описывает поток элетронов.

irenape

закон Ома, таким образом говорит насколько различаются потенциалы в точках А и B, если между ними есть резистор.
Не совсем верно в том, что напряжение не зависит от резистора. Напряжение, грубо говоря, это "внешний" фактор для участка (как перепад высоты воды в моей иллюстриации). А сопротивление - "внутренний" (как особенности грунта в случае с речкой: мягкий грунт - речка широкая - сопротивление маленькое, горные породы - речка узкая, сопротивление высокое, но перепад высоты от этого не зависит).

vvasilevskiy

Если мое предположение верно, то по-прежнему законно говорить о силе тока в точке A и силе тока в точке B. Верно?

Сила тока определена для мгновенного значения времени и для конкреnной точки, если у нас ток переменный (а точнее характерная длина волны сравнима с расстоянием между точками то сила тока в них может отличаться.

svetik5623190

Кстати, да.
Но у топикстартера, наверное, ток постоянный, верно же?

vvasilevskiy

Да, и про закон Ома, он останется верен, но только в дифференциальной форме

svetik5623190

Напиши подробнее, что имеется в виду, плиз :) Для точечных резисторов, что ли? Или для систем с распределёнными параметрами?

vvasilevskiy

Второе, т.е закон Ома для любой точки среды звучит как: (плотность тока)=(тензор проводимоти)*(напряженность электрического поля)

svetik5623190

закон Ома для любой точки среды звучит как: (плотность тока)=(тензор проводимоти)*(напряженность электрического поля)
Я не знал этой формулы, спасибо. И тензор проводимости хз что такое (наверное, по аналогии с тензором упругости, он описывает сопротивление в зависимости от направления тока но попробую проиллюстрировать одномерным примером.
В общем, в линейном случае записываем закон Ома для малого участка цепи длиной L:
U = LrI, где r - удельное сопротивление, R=Lr. Соответсвенно, тензор проводимости это одно число 1/r, т.е. проводимость.
Теперь поделим на Lr, получим:
I = (1/r) * (U/L) - это и есть одномерный допредельный вид твоей тензорной формулы.
Когда L стремится к нулю, (U/L) стремится к Е. Плотность тока и ток в одномерном случае совпадают (ток через сечение прямой).
Итого получаем I = (1/r) * Е - одномерный закон Ома, гласящий, (что плотность тока)=(тензор проводимоти)*(напряженность электрического поля). Все три величины могут зависеть от координаты вдоль прямой, т.е. это "закон Ома в точке".
Верно?

vvasilevskiy

Типа того.
Про тензор: В общем случае вектор плотности тока не совпадает с направление движущей силы (напряженности к примеру представь себе плоскости, в которых ток может течь, но которые изолированны друг от друга(такой слоеный пирог тогда какая бы ни была напряженность плотность тока будет лежать параллельно эти плоскостям.
Думаю, раз есть тензор (оператор) прееводящий один вектор в другой, то можно ввести и обратный оператор (тензор).
Тогда буджет так: (Напряженность поля)=(тензор сопротивления материала)*(плотность тока)
(тензор сопротивлений)*(тензор проводимости)=(единичный тензор)

Polyphem

Огромное всем спасибо за пояснения.
Наглядное представление - просто супер.
To :
Про харакетрную длину волны не понял. Но это от недостатка знаний.
To :
Сила тока = плотность тока?

svetik5623190

Про тензор: В общем случае вектор плотности тока не совпадает с направление движущей силы (напряженности к примеру представь себе плоскости, в которых ток может течь, но которые изолированны друг от друга(такой слоеный пирог тогда какая бы ни была напряженность плотность тока будет лежать параллельно эти плоскостям.
Спасибо, интересно!
Правда, одномерный пример опять-таки выглядит реалистичнее и доступнее (не нравятся мне эти конденсаторы с бесконечной ёмкостью): ток по бесконечно тонкому проводнику пойдёт туда, куда идёт проводник, куда бы ни был направлен трёхмерный вектор напряжённости поля, в котором этот проводник находится.
Ищё поучителен нульмерный пример: если точечный заряд не фиксирован и не имеет массы, то он всегда полетит по направлению поля. В общем, когда размерность становится равной нулю, тензорные штучки заканчиваются.

vvasilevskiy

ток по бесконечно тонкому проводнику пойдёт туда, куда идёт проводник, куда бы ни был направлен трёхмерный вектор напряжённости поля
Есть правда такой прикол, что в проводниках(идеальных) поля нет, поэтому в отличие от электростатики в случае закона Ома проводники по своей суть не могут быть в принципе идеальными

svetik5623190

Отвечаю топикстартеру:
To :
Про харакетрную длину волны не понял. Но это от недостатка знаний.
Тут речь вот о чём. Представь, что ты к участку цепи подвёл не постоянное, а переменное напряжение. Тогда электроны будут не бежать всё время в одном направлении, а дёргаться туда-сюда. Если частота дёрганий велика (соответсвенно, длина волны мала то электрон не успеет пролететь от одного конца до другого и захочет вернуться обратно. Перед этим он, конечно, на мгновение остановится. Сила тока в этой точке станет равной нулю, при том, что на него действует сила, затормозившая его и толкающая обратно (хрен бы он остановился, если б не сила). Сила возникает от того, что напряжённость электрического поля в данной точке не равна нулю. Итак, напряжённость не ноль, ток ноль, следовательно, закон Ома в данной точке в данный момент времени нарушен.
Возможно, этот пример чересчёр механистичен, но суть примерно такая. , поправь, если пример сильно огрубляет ситуацию.
To :
Сила тока = плотность тока?
В одномерном случае - да.
Представь, что через сечение реалистичного, трёхмерного проводника у тебя летят электроны. Предел при стремлении промежутка времени к нулю отношения заряда, перенесённого электронами, через сечение проводника за промежуток времени, к этому промежутку времени по определению называется током через это сечение в данный момент времени. Теперь поделим ток через сечение на площадь сечения и перейдём к пределу при стремлении площади сечения к нулю, при этом сечение сожмётся в точку. Полученное число называется плотностью тока в данной точке.
Ну или что-то в этом роде :)

svetik5623190

Есть правда такой прикол, что в проводниках(идеальных) поля нет, поэтому в отличие от электростатики в случае закона Ома проводники по своей суть не могут быть в принципе идеальными
Ага. А почему его нет? А потому, что если бы поле внутри проводника было, то заряды бы пришли в движение (возник бы ток) и расположились бы так, чтобы компенсировать внешнее поле своим собственным полем. Поэтому доказательство того, что поля в идеальных проводниках нет, использует факт того, что в них может быть ток :)
Но на самом деле, ты меня поймал, потому что обычно идеальным называют проводник с нулевым сопротивлением, а у меня проводник с ненулевым сопротивлением, просто бесконечно тонкий.

Vlad128

Представь, что через сечение реалистичного, трёхмерного проводника у тебя летят электроны. Предел при стремлении промежутка времени к нулю отношения заряда, перенесённого электронами, через сечение проводника за промежуток времени, к этому промежутку времени по определению называется током через это сечение в данный момент времени. Теперь поделим ток через сечение на площадь сечения и перейдём к пределу при стремлении площади сечения к нулю, при этом сечение сожмётся в точку. Полученное число называется плотностью тока в данной точке.
Вроде нас еще в школе предупреждали, что размер электрона конечен и так вот переходить к пределу не надо. Т.е. ты попытался сделать все строго, а в итоге по твоему определению в любой точке, кроме внутренностей электронов этот твой предел равен нулю :(

svetik5623190

Кстати, а ты с какого факультета? Студент, аспирант или кто?

svetik5623190

Вроде нас еще в школе предупреждали, что размер электрона конечен и так вот переходить к пределу не надо. Т.е. ты попытался сделать все строго, а в итоге по твоему определению в любой точке, кроме внутренностей электронов этот твой предел равен нулю
Не придирайся, это просто наглядная интерпретация. Ты ещё скажи, что нет никакого размера и никакой "внутренности" электрона, а есть только электронная плотность.
Предложи свои наглядные определния, кстати, если они лучше :)

Vlad128

Ага. А почему его нет? А потому, что если бы поле внутри проводника было, то заряды бы пришли в движение (возник бы ток) и расположились бы так, чтобы компенсировать внешнее поле своим собственным полем. Поэтому доказательство того, что поля в идеальных проводниках нет, использует факт того, что в них может быть ток
Это же вообще не тот случай. В проводнике с током есть поле, естественно.

Vlad128

Не придирайся, это просто наглядная интерпретация. Ты ещё скажи, что нет никакого размера электрона, а есть только электронная плотность.
Это придирка по сути: зачем развел формализм там, где не надо?
А про облако — это ты уже пытаешься вывести за рамки той модели, которая здесь рассматривается. Электроны у нас — материальные точки, не надо.

svetik5623190

Но на самом деле, ты меня поймал, потому что обычно идеальным называют проводник с нулевым сопротивлением, а у меня проводник с ненулевым сопротивлением, просто бесконечно тонкий.
Ээээ, минуточку, я перечитал свой пост, там нигде не сказано про идеальность. Там правильно написано про бесконечную тонкость. Так что не поймал ты меня и я не облажался.

Vlad128

Я думаю, он тебя ловить нигде и не собирался.

svetik5623190

Электроны у нас — материальные точки
Тогда у них нет внутренности, ты сам себе противоречишь. Оп-па! :p

svetik5623190

Я думаю, он тебя ловить нигде и не собирался.
Да, наверное.

Vlad128

Ну замени там "внутренность" на "сам электрон".

Vlad128

Ну кстати в твоем случае определение еще можно поправить, наверное, сделав предельный переход по времени в последнюю очередь (там за единицу времени действительно может пролетать нецелое количество электронов я перепутал с более "простым" случаем плотности заряда :(

vvasilevskiy

Тут речь вот о чём. Представь, что ты к участку цепи подвёл не постоянное, а переменное напряжение. Тогда электроны будут не бежать всё время в одном направлении, а дёргаться туда-сюда. Если частота дёрганий велика (соответсвенно, длина волны мала то электрон не успеет пролететь от одного конца до другого и захочет вернуться обратно. Перед этим он, конечно, на мгновение остановится. Сила тока в этой точке станет равной нулю, при том, что на него действует сила, затормозившая его и толкающая обратно (хрен бы он остановился, если б не сила). Сила возникает от того, что напряжённость электрического поля в данной точке не равна нулю. Итак, напряжённость не ноль, ток ноль, следовательно, закон Ома в данной точке в данный момент времени нарушен.
Речь совсем не об этом, (как известно скорости электронов металле очень маленькие)а об скоррелированности их движения в разных точках проводника, т.е. если они двигаютмся туда сюда одинаково во всех точках, то длина волны много больше расстояния между этими точками и система квазистатическая.

Polyphem

Вроде нас еще в школе предупреждали, что размер электрона конечен и так вот переходить к пределу не надо. Т.е. ты попытался сделать все строго, а в итоге по твоему определению в любой точке, кроме внутренностей электронов этот твой предел равен нулю
Зачем учитывать размер электрона?
Например, в МСС тела тоже рассматриваются как непрерывные материи.
Если принять электрон за материальную точку, то пояснение 'а вполне понятны.
Если совсем "придираться", можно ввести нецелые заряды.
Как можешь это исправить, рассматривая электорны как не материальные точки?

mtk79

а переменное напряжение. Тогда электроны будут не бежать всё время в одном направлении, а дёргаться туда-сюда.
Вы не поверите, но они (хотя я там свечку не держал) и без переменного напряжения дергаются туда-сюда, ибо (в отличие от водного потока) скорость теплового (т.е. изотропного в малом участке пр-ва) движения электронного газа на кучу порядков выше скорости их среднего дрейфа (т.н. электрического тока) при приложенном напряжении
Всегда Ваш,
К.О.

irenape

напряжённость электрического поля в данной точке не равна нулю. Итак, напряжённость не ноль, ток ноль, следовательно, закон Ома в данной точке в данный момент времени нарушен.
"Напряжённость" и "напряжение" - разные вещи, в законе Ома говориться про напряжение. А как было выяснено выше, напряжения "в точке" не существует, оно существует только как разница между двумя точками. Значит, на том участке, где электроны встали, напряжение равно нулю. И никаких нарушений закона Ома нет, так как в источниках переменного тока изменяется как раз напряжение, а как следствие - сила тока.

Vlad128

Как можешь это исправить, рассматривая электорны как не материальные точки?
т.е. рассматривая их как материальные точки, ты мне не разрешаешь это исправить?

vvasilevskiy

в законе Ома говориться про напряжение

Как я указал, в закон Ома в дифференциальной форме, которому нас учат входит именно напряженность.
Т.е. он записан для локальных характеристик

irenape

Как я указал, в закон Ома в дифференциальной форме, которому нас учат входит именно напряженность.
Да, но я говорил не об этом. Топикстартер спросил, в чём проблема с переменным током и законом Ома. Гонобобель сказал, что проблема в том, что напряжённость не равна нулю, а сила тока равна нулю - противоречие. Я поправил его, заметив, что в разговоре про закон Ома (линейный) речь шла о напряжении, а с ним проблем в случае переменного тока нет.

svetik5623190

Господа, кажется, я наконец понял :grin:
Закон Ома, видимо, описывает только установившиеся процессы. Мой пример с электроном, замершем "на повороте обратно" на мгновение и прочие эффекты, связанные с ненулевой массой электрона, не в кассу тут.

svetik5623190

речь шла о напряжении, а с ним проблем в случае переменного тока нет.
Есть, если учитывать инерцию электронов. Как я теперь понимаю, учитывать её не нужно, поскольку движение электронов в тех ситуациях, когда применим закон Ома, установившееся.
Если я правильно понял , движение электронов можно считать установившимся в любом из двух случаев:
1. Статический случай: постоянный ток. Все параметры системы неизменны во времени.
2. Квазистатический случай: переменный ток малой частоты (по сравнению с собственной частотой системы). Это значит, что свет (а не электрон, как я ошибочно думал) проходит всю систему насквозь много быстрее, чем параметры напряжённости и тока в системе успевают существенно измениться. Это условие гарантирует нам, что не будет токов, текущих в противоположных направлениях к одной точке и прочих радостей, т.е. корректно рассматривать состояние системы как последовательность близких по характеристикам состояний системы, в которой течёт постоянный ток.
Правильно? :)

irenape

Есть, если учитывать инерцию электронов. Как я теперь понимаю, учитывать её не нужно, поскольку движение электронов в тех ситуациях, когда применим закон Ома, установившееся.
А в чём проблема с появлением инерционности? Смотри: берём два сообщающихся сосуда, поднимаем один выше другого - вода начинает перетекать в одну сторону, потом первый опускаем, второй поднимаем - в процессе этого вода течёт всё медленнее, потом замирает, а потом начинает течь в обратную сторону. И здесь тоже самое.
Линейный Закон Ома справедлив всегда, просто запись его в дифференциальном виде позволяет отслеживать временные эволюции системы.
Я понимаю это дело следующим образом.
Дело в том, что скорости этого медленного дрейфа электронов в ту или иную сторону под действием напряжения действительно очень малы по сравнению с собственными скоростями, и реально электрический ток существует не столько за счёт дрейфа электронов, сколько за счёт того, что электроны, почувствовав напряжённость, тем или иным образом взаимодействуют с ней, и вот передача этого взаимодействия (со скоростью света) фактически, и является электрическим током. В аналогии с жидкостью этим взаимодействием являются силы молекулярного взаимодействия, удерживающие струю воды вместе и обеспечивающие гидродинамическое свойство неразрывности. Но здесь как раз аналогия перестаёт работать, потому что от перепада воды силы молекулярного притяжения никак не зависят, а вот электроны взаимодействуют с полем и друг с другом только посредством электромагнитных полей. Поэтому в случае воды и сообщающихся сосудов выше возможна ситуация, когда поток воды под действием инерции, о которой ты говоришь, будет идти какие-то мгновения "вверх" по инерции, если резко верхний сосуд опустить а нижний поднять.
У электромагнитного же взаимодействия нет инерции. Если знак напряжённости поменялся на противоположный - он поменялся мгновенно (со скоростью света) во всей цепи, и даже если электроны по инерции куда-то там продолжают двигаться - это не важно (они и без этого с огромными скоростями в произвольном порядке по атомной решётке скачут потому что они взаимодействуют с электрическим полем внешнего источника в первую очередь, а это взаимодействие безынерционно.
Впрочем, если кому-то из уважаемых коллег покажется, что я написал полную чушь - смиренно подставляю свою шею под карающий топор святой инквизиции науки и готов выслушать правильную точку зрения.

svetik5623190

Не очень понял, в каком месте ты споришь со мной.
Но раз уж заговорили об аналогиях, то мне лично такая нравится. Представим себе тонкую алюминиевую трубку, набитую горошинами. Всунем ещё одну горшину с одного конца трубки. Очень быстро горошина появится с другого конца. Гораздо быстрее, чем если бы она проползла по трубке с той скоростью, с которой мы её всовывали. Просто горошины, как и электроны, неразличимы :)

svetik5623190

Не очень понял, в каком месте ты споришь со мной.

Понял теперь. Вот:
А в чём проблема с появлением инерционности? Смотри: берём два сообщающихся сосуда, поднимаем один выше другого - вода начинает перетекать в одну сторону, потом первый опускаем, второй поднимаем - в процессе этого вода течёт всё медленнее, потом замирает, а потом начинает течь в обратную сторону. И здесь тоже самое.
Ага, есть момент, когда на воду действует ненулевая сила (аналог силы Кулона, пропорциональной напряжённости но скорость воды (аналог тока) равна нулю. Противоречие с законом Ома, который говорит, что плотность тока в точке и напряжённость эл. поля в точке пропорциональны с ненулевым коэффициентом - проводимостью проводника в данной точке.

irenape

ненулевая сила (аналог силы Кулона, пропорциональной напряжённости но скорость воды (аналог тока) равна нулю
Нет, я выше как раз пытался объяснить, что здесь аналогия выключается на том моменте, когда включается инерционность, потому что электроны взаимодействуют с источником тока посредством кулоновских сил, и "ток" - это мгновенная передача напряжённости поля посредством, грубо говоря, этих же сил.
А в случае воды молекулы толкает сила гравитации, НО взаимодействие их объясняется принципиально другими силами - молекулярного взаимодействия. Поэтому в случае воды, если движения молекул нет - то нет и тока. А в случае электронов они могу практически не двигаться, но ток будет идти - потому что он привязан на самом деле не к движению электронов, а к передаче э/м полей посредством электронов.

Polyphem

т.е. рассматривая их как материальные точки, ты мне не разрешаешь это исправить?
Ничего не понял, что ты хотел сказать.
Смотри, что я имел в виду.
Вроде нас еще в школе предупреждали, что размер электрона конечен и так вот переходить к пределу не надо.
Почему переходить к пределу не надо, ты не написал, поэтому я лишь мог предположить, что тебя может смущать и предложил тебе обойти это либо рассматривая электроны как материальные точки, либо введя нецелые заряды. Я не вижу больших проблем с переходом к пределу.

по твоему определению в любой точке, кроме внутренностей электронов этот твой предел равен нулю
Это предложение не имеет смысла, так как во-первых плотность тока зависит от времени, а во-вторых предел может быть ненулевой в любой точке пространства (про которую нельзя сказать, принадлежит ли она внутренности какого-либо электрона).

Polyphem

Ага, есть момент, когда на воду действует ненулевая сила (аналог силы Кулона, пропорциональной напряжённости но скорость воды (аналог тока) равна нулю. Противоречие с законом Ома, который говорит, что плотность тока в точке и напряжённость эл. поля в точке пропорциональны с ненулевым коэффициентом - проводимостью проводника в данной точке.
Я, наверное, чего-то не понял, но в чем противоречие, что сила ненулевая а скорость нулевая?
Следует ли из того, что скорость нулевая в данный момент времени, что и плотность в этот момент в данной точке нулевая?

svetik5623190

Следует ли из того, что скорость нулевая в данный момент времени, что и плотность в этот момент в данной точке нулевая?
Конечно! Если ты про плотность тока говоришь. Ток - это перенос заряда. Если заряды в данный момент имеют скорость ноль, то и ток равен нулю.

svetik5623190

НО взаимодействие их объясняется принципиально другими силами - молекулярного взаимодействия
Имеющими электромагнитную, кулоновскую природу! :)
Ещё раз. Я говорю о том, что закон Ома, похоже, корректно описывает только установившиеся токи. И что эффекты, становящиеся заметными при учёте ненулевой массы электрона, могут приводить к тому, что иногда закон Ома не выполняется. И я привёл пример: ток очень высокой частоты (кстати было бы любопытно посчитать, какой): внешнее электрическое поле меняется по синусу как положено, а движение электронов (прененос зарядов, ток) немного запаздывает, из-за инертности электронов. Взможно, что такая частота настолько высока, что там уже будет ужасающей силы излучение от самих колеблющихся электронов, и оно будет вносить куда больший вклад, чем инерция.
В итоге, у меня самого вопрос к физикам.
Кстати. Давайте рассмотрим ток не в металле, а, скажем, в электролите, где носителями тока являются ионы. Они существенно тяжелее, эффект инертности должен быть более заметен. На практике это так?
И ещё. Скорость тока в электролите отличается от скорости тока в металле?

Polyphem

Сила тока, согласно началу данного треда, производная по времени от заряда, проносимого через сечение проводника. То, что в данный момент времени скорость электрона ноль, не означает, что сила тока тоже ноль.

svetik5623190

Сила тока, согласно началу данного треда, производная по времени от заряда, проносимого через сечение проводника.

Да.
То, что в данный момент времени скорость электрона ноль, не означает, что сила тока тоже ноль.
Означает как раз. Как электроны будут переносить заряд, если скорость ноль? Конечно, скорость дрейфа имеется в виду, а не тепловая.

Polyphem

ok.

irenape

Имеющими электромагнитную, кулоновскую природу! :)
Да, но ток воды и взаимодействие молекул в потоке принципиально разными силами осуществляются (гравитацинонными и кулоновскими вот здесь как раз аналогия и пропадает, ибо в случае электронов и за ток, и за взаимодействие отвечают силы одной природы, поэтому как раз "ток электронов" (в плане упорядоченного дрейфа) на самом деле штука бессмысленная, смысл имеется только во мгновенной передаче э/м взаимодействия, а сам факт этой передачи (который, фактически, и является "током") - он безинерционнен, потому что взаимодействие со скростью света распространяется.
А вообще, я чувствую, у меня не хватает стройности изложения, чтобы объяснить свою мысль, это надо под пиво делать :grin:

svetik5623190

Ждём тогда :)

svetik5623190

Поговорил с TsG, получил подтверждение своим словам, кое-что прояснилось. Итак:
1. Говорить о скорости электрического тока вообще не корректно, нет такого общепринятого понятия. Сила тока есть величина, пропорциональная скорости дрейфа носителей заряда.
Однако, можно рассматривать скорость распространения волны в разных средах. Конечно, она в разных средах будет разная - возьмём хотя бы разные стёкла в оптическом диапазоне; показатель преломления вычисляется как раз из скорости распространения волны (света) в данной среде. Но оценка сверху на скорость распространения зарядов - это скорость света в данной среде. Подобно тому, как оценка сверху на "скорость тока" горошин в трубке - это скорость звука в горохе.
2. Действительно, линейный закон Ома нарушается, если учитывать инерционность зарядов. Более того, закон Ома вообще много когда нарушается, например, когда от резистора нет теплоотвода: температура растёт, сопротивление растёт, напряжение и ток не пропорциональны. В некотором смысле закон Ома можно вообще рассматривать как определение такой велечины, как электрическое сопротивление материала.

irenape

Более того, закон Ома вообще много когда нарушается, например, когда от резистора нет теплоотвода: температура растёт, сопротивление растёт, напряжение и ток не пропорциональны.
Да, я говорил выше, что закон Ома не описывает временные эволюции, он справедлив в конкретном месте, в конкретное время.
В некотором смысле закон Ома можно вообще рассматривать как определение такой велечины, как электрическое сопротивление материала.
Правильно! Именно поэтому он и справедлив всегда (в выделенный момент времени) и никогда не нарушается :)
Конечно, это может быть трактовано и таким образом, как ты говоришь: что он справедлив для квазистационарных систем, но если любой из параметров U,I,R является функцией времени, то и ток является функцией времени.

svetik5623190

если любой из параметров U,I,R является функцией времени, то и ток является функцией времени.
Я говорю также о том, что сопротивление может быть функцией напряжения (как в электронно-лучевой трубке: чем больше напряжение, тем больше носителей заряда, тем меньше сопротивление). Поэтому закон Ома - фактически просто график вольт-амперной характеристики, по определению. Когда график линейный, имеем линейный (классический) закон Ома, сопротивление постоянно - не зависит от тока и напряжения. Время тут ни при чём: закон описывает ситуацию в данный момент времени, про эволюцию параметров системы во времени, как ты верно заметил, он ничего не говорит.

seeknote

Скорость тока в электролите отличается от скорости тока в металле?
Вопрос некорректный
возможно, ты хотел узнать, если менять напряжение на участке, то какая разность фаз будет у напряжения и тока?

Vlad128

Более того, закон Ома вообще много когда нарушается, например, когда от резистора нет теплоотвода: температура растёт, сопротивление растёт, напряжение и ток не пропорциональны.
Ну что за жесть? Закон всемирного тяготения много где нарушается, например, ракета летит, теряет массу, сила, действующая на ракету не обратно пропорциональна квадрату расстояния до Земли.
Т.е. ты сам убрал из закона логичное требование на постоянство того самого сопротивления, и вменяешь эту оплошность самому закону.

seeknote

инерционность зарядов.
Огого!
наверное, все-таки носителей заряда

Polyphem

Ну что за жесть? Закон всемирного тяготения много где нарушается, например, ракета летит, теряет массу, сила, действующая на ракету не обратно пропорциональна квадрату расстояния до Земли.
Поясни, пожалуйста, как нарушается закон всемирного тяготения?

Vlad128

Поясни, пожалуйста, как нарушается закон всемирного тяготения?
Он не нарушается, ты правда не понял аналогии между моим софистическим рассуждением и рассуждением 'а?

Mausoleum

Внесу свои пять копеек.
Во-первых, про пределы и прочие заморочки математиков. Кроме общеизвестных бесконечно малых, есть еще физические бесконечно малые. Они вполне могут характеризоваться не только собственной внутренней структурой, но и каким-нибудь содержимым. Скажем, в термодинамике - любой бесконечно малый объем тем не менее должен содержать бесконечно много молекул (слово "бесконечно" корректнее заменить на "очень много").
Так и тут. Физически бесконечно малое сечение тем не менее много больше межатомного расстояния; физически бесконечно малое время тем не менее позволяет отбросить шум тепловых электронов усреднением.
Во-вторых. Проблемы с точечностью электрона нет: электрон в твердом теле ни фига не точечный, а описывается весьма нетривиальными (почти периодическими) волновыми функциями, и поток плотности вероятности даже для одного электрона через произвольное сечение - штука непрерывная и даже сколько-то там раз дифференцируемая.
Но закону Ома (отмечу, это важно - феноменологическому закону) на все эти заморочки почхать. Он выполняется лишь с некоторой точностью и лишь в некотором диапазоне, т.к. проводимость любого вещества вообще говоря зависит от силы протекающего тока. Даже если он модный, в дифференциальной форме.
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: