вопросы об электричестве
Nov. 25th, 2012 04:11 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
avvaПытаюсь лучше понять, как устроено электричество в простых цепях. В частности, я понял, что не понимаю микроскопическую картину того, как возникает ток при замыкании цепи. Например, я подключил к батарее лампочку, и цепь на данный момент раскрыта ключом. Я замыкаю цепь; что конкретно происходит с электронами и полями?
Изучил несколько разъяснений и статей, которые навели некоторый порядок в голове. На сайте Уильяма Бити есть отличные очерки Electricity is NOT a form of energy и In a simple circuit, WHERE does the energy flow?. Вообще на его сайте есть еще много про электричество и неверные мифы о нем.
Статья Understanding Electricity and Circuits: What the Text Books Don’t Tell You еще больше помогла с прояснением микроскопической картины, и с понимаем того, как энергия переносится от батареи к лампочке не электронами в проводе, а электромагнитным полем вне провода, рядом с ним. Еще несколько источников на ту же тему: Energy transfer in electrical circuits: A qualitative account, A unified treatment of electrostatics and circuits.
Тем не менее, полного ответа на свой вопрос я, кажется, не получил. Пусть у нас есть батарея, и от ее полюсов отходят медные провода длиной, скажем, в 100 метров каждый. К одному из проводов последовательно подключена лампочка. Я подвожу концы проводов друг к другу, но еще не соединяю. Цепь разомкнута, лампочка не горит, тока нет, поэтому, если я правильно понимаю, электрического поля внутри проводов и магнитного поля вокруг них тоже нет. Теперь я замыкаю цепь.
Если я верно понял вышеописанные ссылки (если неправильно - поправьте), на поверхности проводов образуются скопления зарядов, причем неоднородные, и разница между ними на протяжении провода образует электрическое поле. Это поле движет (медленно) электроны в проводнике, что создает магнитное поле вокруг провода; это магнитное поле в сочетании с электрическим полем от зарядов на поверхности создает поток электромагнитной энергии (вектор Пойнтинга) вдоль провода, и эта энергия возвращается в каждую точку проводника ровно в той степени, в какой это место рассеивает энергию; т.е. львиная доля энергии приходится на лампочку.
Однако чего я не понял - это каким образом замыкание цепи приводит к образованию этих скоплений зарядов на поверхности проводника, откуда берется их неоднородность итд. Иными словами, что именно происходит на микроскопическом уровне в момент замыкания цепи и далее до возникновения вышеописанного стабильного состояния (если я его действительно правильно описал). Если есть знающие люди, готовые объяснить или дать ссылку на хорошие объяснения, буду рад.
Изучил несколько разъяснений и статей, которые навели некоторый порядок в голове. На сайте Уильяма Бити есть отличные очерки Electricity is NOT a form of energy и In a simple circuit, WHERE does the energy flow?. Вообще на его сайте есть еще много про электричество и неверные мифы о нем.
Статья Understanding Electricity and Circuits: What the Text Books Don’t Tell You еще больше помогла с прояснением микроскопической картины, и с понимаем того, как энергия переносится от батареи к лампочке не электронами в проводе, а электромагнитным полем вне провода, рядом с ним. Еще несколько источников на ту же тему: Energy transfer in electrical circuits: A qualitative account, A unified treatment of electrostatics and circuits.
Тем не менее, полного ответа на свой вопрос я, кажется, не получил. Пусть у нас есть батарея, и от ее полюсов отходят медные провода длиной, скажем, в 100 метров каждый. К одному из проводов последовательно подключена лампочка. Я подвожу концы проводов друг к другу, но еще не соединяю. Цепь разомкнута, лампочка не горит, тока нет, поэтому, если я правильно понимаю, электрического поля внутри проводов и магнитного поля вокруг них тоже нет. Теперь я замыкаю цепь.
Если я верно понял вышеописанные ссылки (если неправильно - поправьте), на поверхности проводов образуются скопления зарядов, причем неоднородные, и разница между ними на протяжении провода образует электрическое поле. Это поле движет (медленно) электроны в проводнике, что создает магнитное поле вокруг провода; это магнитное поле в сочетании с электрическим полем от зарядов на поверхности создает поток электромагнитной энергии (вектор Пойнтинга) вдоль провода, и эта энергия возвращается в каждую точку проводника ровно в той степени, в какой это место рассеивает энергию; т.е. львиная доля энергии приходится на лампочку.
Однако чего я не понял - это каким образом замыкание цепи приводит к образованию этих скоплений зарядов на поверхности проводника, откуда берется их неоднородность итд. Иными словами, что именно происходит на микроскопическом уровне в момент замыкания цепи и далее до возникновения вышеописанного стабильного состояния (если я его действительно правильно описал). Если есть знающие люди, готовые объяснить или дать ссылку на хорошие объяснения, буду рад.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
Re: Электроток
Date: 2012-11-28 04:17 pm (UTC)Лоренцев интервал:
ds2 = c2dt2 - dx2 - dy2 - dz2
Вы так подробно излагаете свои мысли, что мне неудобно промолчать. С другой стороны, Вы как-то обходите молчанием, что в науке (не только в физике) все более быстро накапливается объем явлений и феноменов, которые не поддаются объяснению, основываясь на современных научных представлениях.
Ну это как-бы предсказуемо - даже по косвенным признакам можно догадаться, что основы "новой физики" начала XX века большинством последующих поколений учёных скорее "вызубрены", чем "осмыслены". "Заткнись и вычисляй" (ц) Макс Борн.
Если мы имеем пространство, то в нём всегда могут быть определены "координатные оси" - базис пространства.
В четырёхмерном пространстве-времени Минковского, как видим - ось времени остаётся в исключительном положени.
Это следует из принципа причинности и невозможности попятного движения вдоль оси времени.
И поскольку по моим представлениям, простите за наглые утверждения, время не является пространственной координатой
Ну в принципе физики об этом, обычно не забывают, хотя пространство-время - такая удобная абстракция. И, тем более, порождает определённые удобные представления. ))
Что такое время - я не знаю, естественно. Тот, кто это узнает - как минимум получит Нобелевку по физике. Причём это будет минимум миниморум. )))
Re: Электроток
Date: 2012-11-29 05:03 am (UTC)2. Почему-то те, которых я читал, (и я к ним присоединяюсь) полагают, что пространство Минковского представляет собой ДВУМЕРНОЕ пространство ( X,Y) и временную координату, но можно ли понять содержание того, что Минковский написал "по откровению", если не знаешь, что такое время?
3. Я думаю, что я знаю, что такое "Время" и, более того, это лежит на самой поверхности и мне не верится, что это знаю только я... Мне немного польстило присвоение Вами Нобелевки, но..., хотя я получаю очень большое удовлетворение от разговора (спасибо), не смотря на то, что Ваши представления оказываются очень близки тем взглядам, которые представляются мне верными, например в части того, что именно математика является единственным инструментом в руках людей, который позволяет адекватно отражать многомерный Мир (весь Мир, а не тот маленький мир, который мы привыкли называть "Вселенная"), поскольку она легко и уже очень давно выходит за пределы нашего трехмерного, я не могу рискнуть сообщить Вам, что такое время пока не смогу убедится, что у Вас есть все необходимые для этого предварительные сведения. Математика Калуцы ведь до сих пор воспринимается как математический парадокс. Я лишь намекну Вам и только для того, чтобы разбудить Ваше любопытство, что НА САМОМ ДЕЛЕ "ТО" состоит из двух принципиально различных ТО. Одна из них- СТО, описывает "размещение" трехмерных реальностей в четырехмерном пространстве на той самой "Оси", которую принято называть "Временной", но которых в четырехмерном пространстве бесконечное множество, они определены векторами СКОРОСТИ физических объектов. При этом, реальности, и наш мир в том числе, не перестают быть трехмерными. Другая, ОТО, механизм искривления трехмерных пространств в четырехмерном, а фактически, свойства именно четырехмерного пространства. Концепция пространства Минковского очень весомое тому подтверждение. Но, повторяю, все это не очень весомо без главного - что такое "Время"... Это, понятно, не "Ось" какая-то... Кстати, движение времени в обратную сторону вполне возможно и уже сто лет назад открыто Ричардом Фейнманом: ведь позитрон, согласно его математике, тот же самый электрон, но... в обратном течении времени и, тем не менее, зримо существует в нашем мире... Всего!
Re: Электроток
Date: 2012-11-29 08:00 pm (UTC)Координата. Временная. Приведённая к (квази)пространственному виду.
Если именно это выражение Вы принимаете за некую "Ось"
"Ось" - это такое традиционное выражение для линии на графиках.
Имея прямую линию и отметив на ней начальную точку - легко отмечать любые точки, лежащие на ней при помощи чисел. Имея две перпендикулярные линии - можно отмечать (обозначать) точки на плоскости. Три - в трёхметрном пространстве.
Обозначение "оси времени", т.е. воображаемой линии, на которой аналогично может отмечаться движение объекта - применяется, кажется, с Ньютоновских времён - но тогда оно было "условным" - т.к. масштаб линии задавался произвольно.
Скорость света вводит определённый коэффициент, позволяя сравнивать время с пространством и, в некотором смысле, уравнивать их.
Что такое "иные пространства" - я не знаю.
2. Почему-то те, которых я читал, (и я к ним присоединяюсь) полагают, что пространство Минковского представляет собой ДВУМЕРНОЕ пространство ( X,Y) и временную координату,
Насколько я понимаю, пространтсво Минковского - это такой компаунд из двух компонент [T, R], где T - это одномерная временная координата, а R - это как-бы "другая" координата, на самом деле являющаяся тремя пространственными координатами. "координата", которая, на самом деле, является трёхмерным пространством.
но можно ли понять содержание того, что Минковский написал "по откровению", если не знаешь, что такое время?
Его можно измерить. Собственно основа подхода науки Нового Времени (пост-Ньютоновой) может быть выражена так - "не задумывайтесь о субстанции и смысле жизни, а измеряйте".
Математика Калуцы ведь до сих пор воспринимается как математический парадокс. Я лишь намекну Вам и только для того, чтобы разбудить Ваше любопытство, что НА САМОМ ДЕЛЕ "ТО" состоит из двух принципиально различных ТО. Одна из них- СТО, описывает "размещение" трехмерных реальностей в четырехмерном пространстве на той самой "Оси", которую принято называть "Временной", но которых в четырехмерном пространстве бесконечное множество, они определены векторами СКОРОСТИ физических объектов. При этом, реальности, и наш мир в том числе, не перестают быть трехмерными. Другая, ОТО, механизм искривления трехмерных пространств в четырехмерном, а фактически, свойства именно четырехмерного пространства.
Если я правильно помню - в ОТО искривляется именно само четрырёхмерное пространство-время. А вот движение времени в обратную сторону пока на системах из многих чатиц продемонстрировать не удаётся здесь, по-моему, всё упрётся в термодинамику, а не в Фейнманаили Ферми.
Re: Электроток
Date: 2012-11-30 05:07 am (UTC)"не задумывайтесь о субстанции и смысле жизни, а измеряйте". Спасибо за подробное изложение Ваших взглядов. То, что Вы написали в этот раз, к моему большому сожалению лишь подтверждает те мысли, что возникли у меня раньше. А я... уж так сложилось, что задумываюсь, но в некую довольно стройную систему мои представления сложились после того, как мне удалось прочитать и ясно представить, как Вы написали, "Иные пространства". О них очень зримо писали не только математики, но и писатели (гений - Айзек Азимов), художники (гений Василий Кандинский), композиторы (практически все гениальные творцы). А Кандинский не только описывал, что видел "Там", но очень хорошо понимал и писал о важности именно абстрактного искусства для познания Мира. Он ведь старательно описывал, как нужно смотреть его плоские холсты, на которых он старался изобразить тот МНОГОМЕРНЫЙ Мир, который он видел в "Счастливые часы", как он писал. Насчет "Термодинамики"... Очень талантливая женщина-математик Эмми Неттер уже сто лет назад вывела убеждение, что второй закон термодинамики справедлив лишь для замкнутых систем. А наш мир-"Вселенная" не является таковым, он ОТКРЫТ в мир большей мерности... Ведь и школьнику понятно, что если бы это было не так, Энтропия уже давно бы убила нашу Вселенную. Но, простите, опять полез в чуждую Вам область... Всего!
P.S. "Время" не является ни пространственной, ни псевдопространственной сущностью, даже если это кому-то и "удобно". Хотя дело, понятно, не в удобстве, а в незнании, что это такое... Еще раз простите за повтор прежде написанного.
Re: Электроток
Date: 2012-12-21 11:20 pm (UTC)