Ещё раз об "исчезнувшей" энергии конденсатора

  Рет қаралды 7,152

GetAClass - Physics in experiments

GetAClass - Physics in experiments

3 жыл бұрын

Обсуждаем различие между ёмкостным элементом на принципиальной схеме и реальным конденсатором, который разряжается сам на себя. Завершаем этим роликом серию роликов про "исчезнувшую энергию". А ролики про конденсатор ещё будут, с каверзными школьными задачками в том числе!
Предыдущие два ролика:
• Куда исчезла энергия к...
• Куда исчезла энергия п...
Ключевые слова: потенциальная энергия, переходный процесс, сопротивление, индуктивность, тепловые потери.
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/

Пікірлер: 113
@user-zx4nw1pr6q
@user-zx4nw1pr6q Жыл бұрын
"Умный человек, это тот который много знает, а мудрый, ещё и понимает то, что он знает"
@HuRuStav
@HuRuStav 3 жыл бұрын
Спасибо за отличные материалы и возможность включать мозг
@user-bf3cj4gy7p
@user-bf3cj4gy7p Жыл бұрын
Смотрю канал с чувством любопытства, и желания познания, хочу больше знать об электричестве, спасибо за материал и комментарии которые дополняют и объясняют то что в учебных заведениях не всегда удаётся узнать от учителей.
@DronSmely
@DronSmely 3 жыл бұрын
После просмотра первого ролика, у меня возник вопрос. Как же так, куда исчезает энергия, если сопротивления нет. Потом я вспомнил, что если оно есть, то от его величины все равно конечный результат зависеть не будет. Я себе придумал элементарную механическую аналогию. Вот она. Отведем шарик нитяного маятника от положения равновесия. У него появится потенциальная энергия. Задаемся вопросом, а куда делась энергия при переходе к равновесию, и от чего она зависит? Становится ясно, что вся потенциальная энергия пойдет в тепло. И количество тепла совсем не зависит от величины силы сопротивления: затухнет движение за два колебания или за 10 - не важно. Важно, что затухнет. Но как оно затухнет, если сопротивления не будет? Ответ - никак. Переход в равновесное состояние невозможен без потери энергии в данном случае. И с конденсаторами так же: если сопротивления нет, то просто переход к равновесию невозможен, вопрос не соответствует условиям.
@simerket
@simerket 3 жыл бұрын
Получается, что ответ для первого ролика зависит от постановки задачи: 1. Если систему рассматривать идеальную, т.е. там только 2 емкости: 1 заряженная, другая не заряженная и сверхпроводники без сопротивления, то получается, что там никогда не будет конечного момента, когда исчезнет половина энергии, т.к. заряд будет бесконечно перетекать с одной емкости в другую. И самого вопроса "куда делась половина энергии?" уже не будет. 2. Если рассматривать реальную систему, то из-за наличия активного сопротивления система все же придет к конечному равновесному (кратковременному, т.к. оставшаяся половина энергии тоже утечет со временем) состоянию, где в ней останется половина от изначальной энергии, а другая будет рассеяна. В этих же полемиках зачастую использовалась идеально-реальная модель системы, что и вызывало бугурт) з.ы. конечно же я ошибаюсь и ничего не понимаю, поэтому можете закидать помидорами :) всем бобра
@avazgaziz
@avazgaziz 3 жыл бұрын
очень напряженная получилась серия. просто триллер!
@and1488ify
@and1488ify 3 жыл бұрын
@@schetnikov вы бы прямее на ошибки комментаторов указывали. Загадочность иногда хороша, конечно, но палка о двух концах, может плодить еще больше непонимания.
@and1488ify
@and1488ify 3 жыл бұрын
@@schetnikov ну или нет, фиг его знает) Меня, вот, например, вы заставили самостоятельно дойти до формул и осознать ошибочность своего эквивалента. Тоже упражнение для ума - когда б я еще занялся проверкой гипотезы, теории и эксперимента одновременно))
@avazgaziz
@avazgaziz 3 жыл бұрын
@@schetnikov , это видно. Хорошо Вам отдохнуть! Вопросы сняты, во всех аспектах достигнута полная ясность. :)
@sibedir
@sibedir 3 жыл бұрын
Да даже получше сериалов с Netflix будет. Это как в тех фильмах, где одна и та же история преподносится с разных ракурсов. Настоящий драматический детектив с элементами триллера )
@and1488ify
@and1488ify 3 жыл бұрын
@@vyacheslavtimofeev_1974 а я тут при чем? Ну тихий и шумный звук в этом видео, да и фиг бы с ним, главное смысл. И почему мне это написано, а не авторам видео? Ничо не понял.
@user-di2rg7wx4x
@user-di2rg7wx4x 3 жыл бұрын
То, что мир, в отличии от схемы, не идеален - это понятно. Непонятно другое - каким образом в случае с физическим законом для идеальной системы, где не учитываются все эти "паразитные" сопротивления и индуктивности, мы внезапно получаем потерю энергии, которая якобы объясняется наличием этих самых "паразитных" ограничений реального мира. Мы же и задачу решали на схеме, для идеальных условий, а не проводили измерения. Поэтому, при всем уважении, я считаю, что объяснение в первом (да и во втором) ролике по данной теме было некорретным. Действительно, при добавлении в систему из одного "заряженного" элемента второго, точно такого же, но "разряженного", мы получаем уменьшение энергии в этой системе ровно в 2 раза. Но почему так происходит - лично мне - непонятно. Да, мы действительно можем получить состояние системы после изменения, если возьмем 2 "разряженных" элемента и передадим им половину той энергии, которую затрачивали для "зарядки" системы из одного элемента. И тут стоит обратить внимание, что для этого не требуется вводить дополнительные сущности в виде ограничений реального мира - это всё получается исходя из формул и схем для идеальных систем. И то, что для объяснения эффекта "исчезновения" половины энергии приходится вводить эти самые дополнительные сущности выглядит как, извините за выражение, попытка натянуть сову на глобус.
@user-di2rg7wx4x
@user-di2rg7wx4x 3 жыл бұрын
@@schetnikov но подождите. какие бы ни были условности, в данной задаче мы предполагаем, что потерь энергии нет. ни вследствие сопротивления/индуктивности проводов, ни вследствие электромагнитного/теплового излучения. Но т.к. энергия обратно пропорциональна емкости конденсатора (а это единственное, что мы изменяем) - мы и получаем снижение энергии вследствие увеличения емкости. В моем конкретном случае это выглядит парадоксально исключительно потому что я очень плохо понимаю, что такое энергия (физический смысл). я не понимаю, почему энергия конденсатора зависит от его емкости. думаю, ответ на вопрос "куда делась энергия" лежит именно в этой плоскости. А не в том, что простая формула для идеальной системы якобы учитывает некие переходные процессы и ограничения/потери реального мира.
@aleksandr_berdnikov
@aleksandr_berdnikov 3 жыл бұрын
Задача нам показывает, что мы не можем предполагать отсутствие потерь энергии при нулевой индуктивности, ровно точно так же, как мы не в силах это предположить в случае замыкания идеального конденсатора на себя
@hmmm1482
@hmmm1482 3 жыл бұрын
Если убрать все потери, то конденсатор никогда не разярдиться. Если маятник поднять, то он никогда не потеряет энергию, если этих поглотителей энергии нет, логично же)
@aleksandr_berdnikov
@aleksandr_berdnikov 3 жыл бұрын
@@hmmm1482 это да, но если ещё предположить, как предлагается, что и индукции/массы пружин нет, а ёмкость/жесткость - конечные величины, то происходит сбой в матрице, просят решить 0*x=1
@aleksandr_berdnikov
@aleksandr_berdnikov 3 жыл бұрын
Тут стоит определиться с тем, что такое "объяснить". У вас вроде всё верно написано (7 не вчитывался в цифры, а логика ок), но грозный Андрей Иванович мог бы сказать, что это просто переписывание на такой и сякой манер исходной величины, как вы сами заметили, масло масленое. А "обьяснение" в том смысле, в котором его используют авторы ролика - это не "да, половина, пересчитали по другому, сошлось" а понимание того, куда эта половина испарилась. Как если у вас такой элемент на подлодке, и вы понимаете что он при пересоединениях теряет большую энергию, то есть несёт опасность. Если вы понимаете куда она делась, то вы понимаете и где её ловить и нейтрализовать. Электроника сгорит? Будет сдать радиошум? Будет трясти схему? Ролики как раз отвечают на то, где эта энергия находится, после того, как покинет конденсаторы (более подробно чем "не в системе":)
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
По поводу RLC параметров хочется добавить то, что это тоже значительная идеализация, и следующим уровнем для детализации электрических явлений в цепях является рассмотрение их распределённых параметров (например начиная с учебной модели "длинная линия" )
@SorokinAU
@SorokinAU 3 жыл бұрын
А вам спасибо за труды!
@georgebabikoff1054
@georgebabikoff1054 Жыл бұрын
Так и надо разделить задачу на две! Идеальный конденсатор без потерь и реальный конденсатор поведут себя по разному.
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
Кто бы мог подумать, что эта тема вызовет такой ажиотаж? Обычная школьная задачка, а сколько несогласных!
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
@@user-mv4up6dq4m Работа неодинакова и зависит не только от величины заряда. Например, энергия, выделяемая при разряде двух конденсаторов разной емкости и с одинаковым зарядом разная и вы могли бы это проверить. Берете конденсатор переменной емкости, заряжаете, разряжаете и наблюдаете выделение энергии. После этого снова так же заряжаете, уменьшаете его емкость при постоянном заряде, разряжаете и убеждаетесь, что энергии выделилось больше, чем в первом случае.
@michaelpovolotskyi3295
@michaelpovolotskyi3295 3 жыл бұрын
@@schetnikov Не все так плохо. Те кто поняли, как правило ничего сюда не пишут. Так что большинство понимает, что энергия в этой системе не сохраняется.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
@@schetnikov По соотношению лайков и дизлайков можно примерно оценить расклад. Видно, что не все владеют арифметическими действиями. Тогда непонимание легко объясняется. Просто не хватает подготовки, начиная со школы.
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
​@@user-mv4up6dq4m Заряжать конденсатор до некоторого заданного напряжения в допустимом диапазоне, чтобы не было пробоя - здесь нечего объяснять. Уменьшать емкость можно раздвигая пластины как показано в видео (1,2,3) по ссылкам ниже или убирая диэлектрик из зазора между обкладками (конечно, если он был предварительно помещен в зазор при зарядке). Можно использовать готовый конденсатор переменной емкости. С переменными конденсаторами сложность в том, что их емкость обычно маленькая, соответственно малая энергия и трудно ее измерять. Можно определять энергию конденсатора по повороту стрелки гальванометра. Как видите, при раздвигании обкладок стрелка электроскопа все больше отклоняется от исходного вертикального положения. При этом центр тяжести стрелки поднимается и соответственно увеличивается ее энергия в гравитационном поле Земли. При разрядке конденсатора стрелка возвращается в вертикальное положение и теряемая ей при этом потенциальная энергия пропорциональна убыли энергии конденсатора. Можно вместо использования малоемких конденсаторов с плавно регулируемой емкостью применять более емкие нерегулируемые конденсаторы, пользуясь тем, что емкость двух одинаковых параллельно подключенных конденсаторов вдвое больше емкости одного конденсатора. Сделать так: 1) Зарядить один конденсатор до заданного напряжения и разрядить его через лампу (4,5) или электродвигатель (6). 2) Зарядить его снова до того же напряжения и подключить параллельно к нему второй такой же незаряженный конденсатор. Заряд перераспределится между ними, не изменяясь по величине. При этом емкость системы 2 конденсаторов вдвое больше, чем у одного, изначально заряженного. Разряжаем конденсаторы через лампу или двигатель и убеждаемся, что энергии выделилось меньше. В случае с двигателем возможно не только просто наблюдение факта различия выделившихся энергий, но и измерение по совершенной двигателем работе или набранной им кинетической энергии. 1 kzfaq.info/get/bejne/gLmVZZWrtqvOnJ8.html 2 kzfaq.info/get/bejne/m5aeadt9yd3FhGQ.html 3 kzfaq.info/get/bejne/jt-kfsl3t76WmJ8.html 4 kzfaq.info/get/bejne/hM94ncZ-2K29f4E.html 5 kzfaq.info/get/bejne/g8WFmq9plty4iGQ.html 6 kzfaq.info/get/bejne/aq6Am6Z9tN2lcac.html
@andreykuznetsov7442
@andreykuznetsov7442 3 жыл бұрын
​@@schetnikov Не верю, что возможно самостоятельно понимать Ландсберга, не разобравшись с четырьмя арифметическими действиями. Люди буквально не умеют перемножить две дроби. Нужна подготовка с первых классов школы, если не раньше.
@semivaloff
@semivaloff 3 жыл бұрын
Ещё можно провести аналогию этого опыта на примере гидроуровня, т.е. сообщающихся сосудов.
@user-xt9op7bu1j
@user-xt9op7bu1j Жыл бұрын
Единственный способ увеличить уровень это уменьшить площадь. То есть заряжать нужно паралельную зборку, а потом соединить их последовательно, чем больше конденсаторов тем выше кпд
@michaelgolub2019
@michaelgolub2019 3 жыл бұрын
Моно ещё рассмотреть систему с распределёнными параметрами и/или нелинейностью. Помню, как разряжал электролитический конденсатор. Через некоторое время на обкладках снова был заряд, опять разряжал и так далее до полного разряда. Заряд находится в объёме и диффундирует. Интересно обсудить это детальнее.
@trnc22
@trnc22 3 жыл бұрын
На эту тему наш университетский преподаватель рассказывал реальную историю (как он утверждал) о том, как большой высоковольтный конденсатор на заводе как-то раз убил человека который разрядил его и через некоторое время случайно коснулся выводов еще раз. Показывал даже фото, на которых такие конденсаторы хранились с замкнутыми толстым проводом выводами, именно из-за адсорбция заряда.
@user-fs9ps4gu7i
@user-fs9ps4gu7i Жыл бұрын
Не, это называется поляризация диэлектрика. Может релаксировать достаточно долго.... Отсюда и напряжение, после разряда...
@user-xt9op7bu1j
@user-xt9op7bu1j Жыл бұрын
Здесь можно провести аналогию с сосудами, но в этом случае, полный сосуд ниже пустого и нужно потратить половину энергии, что бы перетащить другую половину
@hmmm1482
@hmmm1482 3 жыл бұрын
Если взять конденсатор с сопротивлением 0, и разрядить через сверхпроводник, и при этом энергии не тратится на излучение, то получится колебательный контур, который никогда не затухнет. А если лишить схему и индуктивности, то наверное, она будет в состоянии суперпозиции, заряжена и разряжена одновременно:)
@RogovAB
@RogovAB 3 жыл бұрын
Затухнут за счет излучения электромагнитной волны.
@Dimon__1976
@Dimon__1976 3 жыл бұрын
Будет нарушен пространственно временной континуум))))) ....С математической точки зрения произойдет неопределённость, когда делится число на ноль. Или например источник ЭДС замкнуть....или источник тока в разомкнутом состоянии в цепи оставить
@Olexsy952
@Olexsy952 3 жыл бұрын
В геометрии линии изображающие фигуры не имеют толщины, для решения задач нам достаточно такой упрощённой модели, для решения конкретно этой задачи по физике про конденсатор, нам не достаточно упрощённой модели где есть только ёмкость, энергия должна куда-то деться. Сверхпроводник тоже имеет ограничения, ток в цепи из сверхпроводника не может быть бесконечным, также как не существует проводника без индуктивности, так как вокруг любого проводника с током возникает магнитное поле. Даже единичный заряд если начнёт двигается (ток это движения зарядов), создаст магнитное поле
@hmmm1482
@hmmm1482 3 жыл бұрын
@@Olexsy952 Значит задача немного неправильно построена, надо было сказать "через сопротивление подключается".
@oleksiikharkov1816
@oleksiikharkov1816 3 жыл бұрын
Взять ёмкость с водой. Объем 1 литр, высота воды 1 дециметр. Мгновенно расширим ёмкость в 2 раза (уберем перегородку). Что будет, если вода имеет бесконечную скорость и не имеет инертности? Мы приходим к связи массы, как меры инертности, и массы, как меры энергии.
@volodymyr_lenin
@volodymyr_lenin 3 жыл бұрын
Энергия электрического поля перейдёт в магнитное поле. А энергия сжатия перейдёт в скорость (в кинетическую энергию), и что бы остановить точку "по середине" нужно приложить/снять энергию равную половине начальной энергии пружины. Обе "исчезнувшие" энергии лишь показывают сколько "энергии" можно "вытащить" из системы, а остальное останется в виде (потенциальной).
@DCACPOWER-VOSMIKRUT
@DCACPOWER-VOSMIKRUT 2 жыл бұрын
Здравствуйте. Посмотрев ваши видео про конденсаторы, задумался, как можно c минимумом потерь зарядить другой конденсатор? Иными словами, чтоб каждый из них обладал половиной от первоначального значения энергии? Для решения этой задачки был применён импульсный преобразователь - готовый драйвер от светодиодной энергосберегающей лампы на микросхемке BP2865 (даже ничего не нужно паять) Конденсаторы применялись электролиты по 560мкф 400В, один из них предварительно заряжался от сети через диод и лампу накаливания до 300В. Второй конденсатор заряжался через драйвер от первого. В итоге напряжение на конденсаторах устанавливалось в районе 210В, вместо 150В при замыкании цепи конденсаторов обычным резистором. Таким образом, при использовании импульсного преобразователя, в данном случае возможна передача энергии от одного конденсатора другому с минимальными потерями и в каждом из них оказывается величина энергии очень близкая к половине от первоначального значения.
@WORLDtomsk
@WORLDtomsk 3 жыл бұрын
Куда куда, испарилась )
@bobmargadon6175
@bobmargadon6175 3 жыл бұрын
Ух, наконец, руки дошли разобраться. Как это обычно и бывает, основная проблема возникла из самозапутывания . Какой был основной вопрос? Куда пропала энергия в идеальной системе. Упростим задачу до безобразия. Вместо подключения второго конденсатора, просто сдвинем вдвое обкладки первого. Формально, мы получили ту же задачу, за то избавились от токов. Сдвинув обкладки, мы вдвое увеличили ёмкость. Поскольку C = Q/U и заряду деваться некуда, то разность потенциалов U должна в два раза уменьшиться. Энергия была (C*U²)/2 , С увеличилась в два раза, а U² просело в четыре. То есть, половину энергии - как корова языком. Тот же результат что и в опыте с двумя конденсаторами, но тут уже не свалить вину на токи и потери. Ну и куда она делась? А всё просто, если учесть, что в заряженном конденсаторе пластины притягиваются. Если их не удерживать они просто схлопнутся. И когда мы сдвигали пластины, поле совершало работу, расходуя свою энергию. Можно ли эту работу увидеть? Легко! Подвесить верхнюю пластину ни пружину, дублированную нитью, зарядить конденсатор и ниточку - чик! Вот пружинка то и растянется, показав работу двух полей.
@Olexsy952
@Olexsy952 3 жыл бұрын
Мне кажется у вас в модели с конденсатором и пружиной тоже исчезла половина энергии. В вашей модели всё идеальное, не хваает либо массы подвижных частей пружины+обкладки, либо нужно добавить трение, тогда модель будет показывать куда делась энергия. Если будет только масса, то система будет колебаться вечно, в этих колебаниях и уйдёт недостающая энергия, с трением и затухающими колебаниями тоже понятно. В вашей модели при сближении пластин в два раза, энергия конденсатора уменьшится в четыре раза, одну четверть возьмёт пружина, остаётся половина, а половина энергии исчезает, выходит что парадокс в самой постановке задачи без потерь
@bobmargadon6175
@bobmargadon6175 3 жыл бұрын
​@@Olexsy952 Путаница проистекает из моей природной лени писать длинные тексты. В первой части я рассматривал, куда девается энергия именно в ИДЕАЛЬНОЙ системе. Для этого: *Систему (идеальную!) из одинаковых заряженного и разряженного конденсаторов, в которой, после их соединения, «исчезла» половина энергии. * заменил на систему (тоже идеальную!) из одного заряженного конденсатора, у которого в два раза уменьшается расстояние между пластинами. *формально, и в первом и во втором случае, ёмкость предварительно заряженного конденсатора в ходе эксперимента увеличивается в два раза. *путём несложных расчётов получаем, что и во втором случае мы теряем половину энергии, что подтверждает эквивалентность условий двух экспериментов. *однако во втором случае, у нас отсутствует перетекание зарядов, и легче найти крысу, умыкнувшую нашу энергию. * чисто формально, в варианте с одним конденсатором, объём пустоты (хорошо сказал!), уменьшился вдвое. А поскольку в этой пустоте и хранится электрическое поле, обеспечивающее конденсатору запас энергии, то и запас этот, закономерно уменьшился. Но, как по мне, это объяснение для бедных. *Гораздо проще поймать крысу, вспомнив, что пластины этим электрическим полем притягиваются. И при сближении пластин совершается РАБОТА, равная произведению СИЛЫ на ПЕРЕМЕЩЕНИЕ. Поскольку эта работа совершается за счёт изменения ЭНЕРГИИ электрического поля, она и есть та крыса, обкусавшая наш конденсатор. *эта же работа, в ответе и за «исчезновение» половины энергии в первом эксперименте. Только там она была затрачена на работу по перемещению зарядов из одной банки в другую, что, на мой взгляд, менее наглядно.
@and1488ify
@and1488ify 3 жыл бұрын
1:07 - в точку) А то я под прошлым видео предложил вроде как "эквивалент" схемы в которой ничего никуда не перетекает, а потом спустя какое-то время и кучу комментариев сел и попытался подставить в формулы исходные условия задачи и свой "эквивалент". И осознал, что он ни разу не эквивалент, и никто не написал в комментах что я туплю. Эх...
@and1488ify
@and1488ify 3 жыл бұрын
@@user-mv4up6dq4m так разрядите. Один и два после выполнения указанных в задаче действий. Именно так как в первом видео было, не так, как я предложил "эквивалентно". Вы сейчас повторяете мою ошибку из комментария под прошлым видео. Еще раз обдумайте в чем разница)
@artkutyuska9842
@artkutyuska9842 Жыл бұрын
Вы рассматриваете задачу в статике. Отсюда проистекают кажущиеся парадоксы. Полезнее записать дифференциальные уравнения для цепи и решить задачу в динамике? Всё станет на свои места.
@user-vq3uc9ki7j
@user-vq3uc9ki7j Жыл бұрын
Последовательная цепь закорочена. Если рассмотреть схему так... 2 последовательно соединённых кондюка. Один зарядили, отключили источник и замкнули цепь.
@user-my1zo4gv5u
@user-my1zo4gv5u Жыл бұрын
Решил поделиться мыслями по данному вопросу. Энергии на резисторе выделится только 90% от энергии пришедшей на пустой конденсатор. И всё как-будто по теории. Но если взять другое соотношение ёмкостей то можно заметить ту особенность, что с увеличением исходной ёмкости процент исчезающей энергии уменьшается и приближается к ста процентам энергии на конденсаторе меньшей ёмкости. При соотношении 100 милифарад и 100 микрофарад исчезнувшая энергия будет составлять 23%. А на резисторе выделится энергии 90% от 77%. На мой взгляд это связано с тем, что заряды не только притягивается но и отталкиваются . И когда происходит деление заряда их отталкивание ослабевает и из-за этого уменьшается запасённая энергия. Она не рассеивается на резисторе. Просто при данном взаимодействии зарядов они совершат меньше полезной работы.
@mikhailovr4k796
@mikhailovr4k796 2 жыл бұрын
Андрей, добрый день. Очень уважительно отношусь к Вашему каналу и к Вашей работе. Пожалуйста посмотрите на задачу с другой стороны. Есть 2 конденсатора с однаковой емкостью соедененных паралельно, их зарядили, общаяе запасенная энергия составляет Е, далее их разъеденили. В каждом конденсаторе запасенная энергия будет E/2. Верно? И тогда формула E = (q^2)/(2*C) то ведь работает! Не что не куда не потерялось, вы просто не учли что при соединении кондесаторов меняется емкостью, как раз в 2 раза. И вы какраз в первом ролике и не учли этого. Спасибо за Ваши ролики!!!
@prostoneznaju
@prostoneznaju Жыл бұрын
точно ведь!
@user-vp1mh3gk1g
@user-vp1mh3gk1g 3 жыл бұрын
Уважаемые Андрей и Алексей, не могли бы вы рассказать о законе сохранения энергии в электрических цепях с электродвигателем совершающим работу. В учебниках пишут: "Энергия, выделяемая во внешней цепи, может частично или полностью преобразовываться не только в тепло, на и в другие виды энергии, например, в механическую работу, совершаемую электродвигателем", но не оставляют объяснений о том, какое при этом выделяется джоулево тепло в источнике и двигателе.
@aleksandr_berdnikov
@aleksandr_berdnikov 3 жыл бұрын
Так это от параметров сети и устройства двигателя зависеть будет, рассчитывать по честному нужно. На этом канале есть интересный ролик "коэффициент мощности косинус фи" или что-то такое, он близок к этой теме, но не то чтобы на вопрос этот отвечает.
@Komander_RUS
@Komander_RUS 2 ай бұрын
вариант 2 - химический элемент. Аккумулятор. Заряженный подключаем к разряженному. Будет идти заряд. Уравновесятся по напряжению. Половина энергии потеряна, в любом случае. Но ещё и + потери на химию, общие потери более половины!
@user-gg5kw8zg6c
@user-gg5kw8zg6c 3 жыл бұрын
💯👍
@mixart9158
@mixart9158 3 жыл бұрын
Может я ошибаюсь, но в случае с двумя конденсаторами заряды будут распределяться еще и бесконечно долго из-за того, что при замыкании цепи ток будет максимальным, но будет снижаться по мере заряда второго конденсатора. Разве нет? Я к тому, что формула изначально описывает некую закономерность, но идеализированную, схема описывает идеальные элементы, а выявлялась закономерность и строилась схема на основе неких реальных данных. Выявили закономерность - описали ее некой формулой. В реальности такой результат не получится, но примерно - уже достаточно.
@user-xt9op7bu1j
@user-xt9op7bu1j Жыл бұрын
А если уменьшить ёмкость ёмкость конденсатора, получается что энергия его растет
@michaelk268
@michaelk268 3 жыл бұрын
Нужно еще упомянуть потери вызванные электромагнитным излучением, поскольку в видео основная мысль выглядит так, что все потери уходят в тепло на активном сопротивлении, впрочем в большинстве реальных ситуаций оно так и будет. Но в случае сопротивления стремящегося к нулю (а такие условия возможно создать), при такой концепции получится что колебательный процесс будет стремиться к бесконечности по частоте и по длительности протекания, но на самом деле в таком случае просто кардинально вырастет вклад в потери именно электормагнитного излучения, а вовсе не тепла, рассеянного на активном сопротивлении обкладок и соединительных проводов.
@michaelk268
@michaelk268 3 жыл бұрын
В механической аналогии вместо электромагнитного излучения можно принять звуковые колебания, которые в итоге все равно перейдут в тепло, но совершенно по иному пути
@user-dm1si9nk1u
@user-dm1si9nk1u 3 жыл бұрын
То есть любой реальный конденсатор в такой ситуации потеряет ровно половину энергии, не зависимо от его характеристик, типа, характеристик диэлектрика и типа соединительных проводов? Не треть, не три четверти, а ровно половину?
@user-dm1si9nk1u
@user-dm1si9nk1u 3 жыл бұрын
@@Alex.Polushkin Просто в формуле не указывается ни удельное сопротивление проводов, ни их удельная ёмкость ни индуктивность, нет и диэлектрической проницаемости диэлектрика, никаких следов именно реального конденсатора. Реальный колебательный контур съедает всю энергию запасенную в конденсаторе, если систему не подписывать. Почему здесь точно половина? Формулы описывающие процессы в колебательной контуре не предусматривают затухания, откуда затухание здесь?
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
на самом деле не ровно половину. реальный конденсатор имеет не строгую квадратичную зависимость энергии от заряда (или можно с другой стороны представить ситуацию как нелинейность ёмкости от напряжения), поэтому будет не ровно половина.
@sibedir
@sibedir 3 жыл бұрын
@@user-dm1si9nk1u 1. Возьми формулы из первого видео и построй график суммарной энергии системы из двух конденсаторов от 0 до 1. Аргумент x (который от 0 до 1) это доля заряда на первом конденсаторе (на втором соответственно 1-x). 2. Заметим, что получилась некая парабола с минимумом в 0.5. Т.е. система обладает минимальной энергией при разделении заряда между конденсаторами поровну. Причём это единственный локальный минимум на нашем графике. 3. Теперь важно понять, что если есть канал потерь энергии (тепловое, электромагнитное излучение, совершаемая работа. Не важно), и система будет терять энергию, то важно понять - до какого состояния она будет это делать. 4. Теперь вернёмся к п. 2 и вспомним, что при заданном заряде внутри системе (а зарядку в отличии от энергии деваться некуда, он может перемещаться только по проводнику) существует минимум энергии. Т.е. два конденсатора с заданным зарядом не могут обладать меньшей энергией, чем когда заряд разделен между ними поровну. Следовательно, достигнув этого состояния, система уже больше не сможет отдать энергию. --------- В реальной схеме, конечно, часть заряда обязательно куда-нибудь утечет. Но в рамках одного эксперимента, если провести его достаточно чисто, это оооочень малая часть
@sibedir
@sibedir 3 жыл бұрын
@@Alex.Polushkin возможно (я тут не спец) это найдёт своё отражение в более точной формуле энергии конденсатора в зависимости от текущего заряда. Какой-нибудь там знак после запятой.
@sibedir
@sibedir 3 жыл бұрын
@@Alex.Polushkin НО в любом случае пока заряды не распределятся поровну, система может отдать ещё чуть-чуть энергии
@_tiredofidiocy_
@_tiredofidiocy_ 2 ай бұрын
Электромагнитное поле существует как совокупность компонент E и H. В момент замыкания цепи возникает электрический ток, а следовательно и компонента H. Это не вопрос "неидеальности", эта компонента электромагнитного поля возникнет и при абсолютно идеальных конденсаторах с соединениями из сверхпроводника. Поэтому ответ на задачу - в момент когда на обоих конденсаторах будет половина исходного напряжения, формулы не врут и на конденсаторах действительно будет лишь половина исходной энергии. Вторая же половина энергии в этот момент будет в магнитной составляющей поля. Для этого даже не нужен никакой "индуктор". Товарищ Максвелл учит: Есть ток, следовательно есть и магнитная составляющая электромагнитного поля. В момент же полного перехода энергии из магнитной компоненты в электрическую, на втором конденсаторе будет весь исходный заряд и всё исходное напряжение, а первый будет пустым. Замыкая цепь экспериментатор располовинивает энергию между электрической и магнитной компонентами, но второй половине (магнитной) вовсе не суждено обязательно кануть в лету. В идеальном мире можно было бы подойти к этим конденсаторам с рамкой, площадь которой пронизывало бы магнитное поле перетекающего туда-сюда тока, и за счёт ЭДС индукции снять эту вторую половину энергии, зарядив, например, третий конденсатор, или даже долить энергию в исходные 2 конденсатора, дотянув заряд до 2 * 0,707 от исходного. Для этого нужна всего лишь рамка из идеального проводника, идеальный выпрямитель и подождать бесконечность времени.
@AlexBez13
@AlexBez13 6 ай бұрын
Было гладко на бумаге, но забыли мы про овраги...
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
Модель замыкания двух конденсаторов плюс на минус похожа на аннигиляцию. Но увы, тут нет ограничений со стороны закона сохранения заряда.
@user-be9vc5zq7g
@user-be9vc5zq7g 3 жыл бұрын
А что там будет происходить?можно подробнее?
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
@@user-be9vc5zq7g , где там ?
@user-be9vc5zq7g
@user-be9vc5zq7g 3 жыл бұрын
@@RobotN001 при замыкании двух конденсаторов плюс на минус
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
@@user-be9vc5zq7g , происходит выход за пределы поставленной задачи ) и энергия уходит куда сможет (тепло, ЭМИ и пр). Вы лучше расскажите, куда уходит энергия при аннигиляции фотона и антифотона ))))
@Olexsy952
@Olexsy952 3 жыл бұрын
@@RobotN001 , существует ли фотон? Если представить фотон как единичный квант энергии, то тогда всё гуд, фотон и анти фотон это единичные частицы (кванты) энергии с разным знаком. Положительный и отрицательный заряд немного другое, заряд с минусом это избыток электронов, а с плюсом дырок от электронов, энергия зависит от места где находится электрон
@Real_Time_Renaissance
@Real_Time_Renaissance Жыл бұрын
Как ток течет по одному проводу?
@Komander_RUS
@Komander_RUS 2 ай бұрын
В идеальной системе также потеряется половина энергии, автор в 2-х видео повторяет одно и тоже L+R потери....! Какие потери в идеальной системе. Заряд перераспределился между 2-мя конденсаторами, на это нужна энергия? 2 бочки, одна полная, вторая пустая, внизу соединили трубками, вода перетекла во вторую ровно наполовину. При перетекании происходит работа по перемещению жидкости, за счет сил гравитации. Если в 1-й полной пробить дно, то давление в напоре будет в 2 раза выше, чем если пробить дно в 1/2....
@a.d.1103
@a.d.1103 3 жыл бұрын
М-да. Непростой оказалась эта тема конденсатора 🤔 Осталось ощущение какой-то недосказанности что ли 😔
@bobmargadon6175
@bobmargadon6175 3 жыл бұрын
Ну с реальными кондёрами всё, боль-мень понятно. Там действительно идут потери на паразитах. Что смешно, ежели мы начнём эти паразиты снижать, а делается это достаточно элементарно, то никакого выигрыша не получим, т.к. резко увеличим токи. А если паразиты увеличить, то возрастёт время потерь, и мы опять в пролёте. Но вот по идеальной модели вопросы остались. Почему энергия уполовинивается если коротить два идеальных конденсатора, и почему, чёрт побери, этого не происходит, если их же коротить через дроссель?
@aleksandr_berdnikov
@aleksandr_berdnikov 3 жыл бұрын
Если разговор про идеальную модель, то речь просто о поведении сферического дифура в вакууме, который похож на 0*x=1. Это говорит, что чтобы что-то понять про него, необходимо смириться с тем, что 0 на самом деле не 0 а просто что-то маленькое, иначе сферическая математика в вакууме отвечает просто "нет решений"
@Rayvenor
@Rayvenor 3 жыл бұрын
Никакой разницы через что вы коротите - потеряется половина. Разница будет куда уйдёт потерянная половина.
@bobmargadon6175
@bobmargadon6175 3 жыл бұрын
@@aleksandr_berdnikov Нет, не так! EWB весьма точно способен моделировать переходные процессы в пассивных схемах. Более того! Во многих схемах просто необходимо знать паразитные параметры, для управления переходными процессами, и оценки перегрузок. Которые либо невозможно, либо весьма трудно измерить напрямую. И в этом случае реально помогает моделирование с подгонкой параметров. Так, что не надо меня пугать сферическими дифурами. Практика - критерий истины!!!
@bobmargadon6175
@bobmargadon6175 3 жыл бұрын
@@Rayvenor нет, не так!
@aleksandr_berdnikov
@aleksandr_berdnikov 3 жыл бұрын
Хм, с одной стороны я согласен со всем что вы говорите, с другой - вы вроде возражаете, не понятно что отвечать и нужно ли)
@sergeivlad4504
@sergeivlad4504 Жыл бұрын
Все просто. Решать эту задачу нужно в полных рамках электродинамики. Учитывая излучения..индуктивности.....и тд. В рамках школьной электростатики эта задача не решаема , приводит к противоречию между двумя законами сохранения
@markersx
@markersx 3 жыл бұрын
Для меня была не понятна формулировка "потеряет 50% энергии" и я даже под прошлым роликом оставил комментарий об этом, но ответили "не о том"... Я для себя и из чтения комментариев сделал следующие выводы, если я в чем-то не прав, просьба цивилизованно подправить. Тема физики интересна не только любителем физики, но и интересующимся как я: 1) Потеря 50% это не абсолютная величина, а "как минимум" при "стерильных" условиях. Т.е. в реальности в разных ситуациях может быть и больше (именно это мне было больше всего не понятно) 2) В случае конденсатора и пр. есть естественные сопротивления в виде проводов и пр. и часть энергии уходит в их нагрев и пр. (потери в результате работы) 3) В случае пружины, то потери в результате деформации (тоже в нагрев уходит) 3.1) Если среда вязкая, то больше энергии уйдет в тепло, если нормальных условиях за счет колебаний туда-сюда и опять же нагрева, уйдет не менее 50% энергии 4) В роликах рассматриваются относительно "стерильные", упрошенные условия, а не в целом поведение пружин в в разных обстоятельствах. Спасибо!
@RobotN001
@RobotN001 3 жыл бұрын
Если среда вязкая, то в конце концов пружины то всё равно выровняются поровну (потому что нет сухого трения) . А той середине как раз соответствует энергия равная 50%. Другое дело, что пружина пластически деформируется из-за свойств материала из которого она сделана (edu.tltsu.ru/er/book_view.php?book_id=34e&page_id=939 см предел текучести, определяемый при соответствующих величинах остаточной деформации), но это уже не относится к вязкой среде снаружи.
@aleksandr_berdnikov
@aleksandr_berdnikov 3 жыл бұрын
Если это поможет, суть не в том что "энергия теряется с такой скоростью, что точь в точь успевает ровно половину слить" например, а в том что пока система не придет в состояние с минимальной энергией - половина от исходной - она будет потихоньку (или не потихоньку) энергию сливать, и остановится только в равновесии.
@markersx
@markersx 3 жыл бұрын
@@aleksandr_berdnikov Ага, т.е. при факте работы, энергию должна потерять как минимум на 50%, всё остальное просто уходит в тепло и пр. Я тогда попробую сформулировать иначе (смысл тот же но так понятней, хоть и не корректно наверное): На передачу единицы энергии, тратится не менее единицы энергии и тем самым будет передано как минимум на 50% меньше энергии чем было изначально
@drdynanite
@drdynanite 3 жыл бұрын
Меня не удовлетворяет объяснение, связанное с дополнительными элементами. Отвлекитесь вы от этой электродинамики и посмотрите свежим взглядом на проблему на примере аналогичной задачи из механики: Пусть по идеально гладкой поверхности катится шарик с массой m и скоростью V, а потом упруго сталкивается с таким же неподвижным шариком тоже массой m. По закону сохранения импульса каждый шарик после столкновения будет иметь скорость равную V/2. Таким образом до столкновения энергия системы mV^2/2 , а после m(V/2)^2/2 + m(V/2)^2/2 = mV^2/4 Имеем такой же парадокс, который уже не объяснить абстрактными потерями (по условию плоскость идеально гладкая, а столкновение упругое). Я тут в Википедии вычитал, что закон сохранения энергии работает только для изолированных систем, и это скорее всего как раз то, из-за чего и возник парадокс: в нашем случае есть 2 системы (2 шарика), которые взаимодействуют друг с другом, поэтому закон сохранения энергии уже нельзя использовать по этому условию. Ещё для наглядности можно рассмотреть отдельно систему второго шарика, энергия которого до столкновения была 0, а после стала mV^2/8, что тоже какая-то ерунда с точки зрения закона сохранения энергии
@user-sy3lf6go4u
@user-sy3lf6go4u 4 ай бұрын
Всё равно не убедил. Опять приплёл индуктивности-сопротивления-реальнуюжизнь... Физическая формула идеальна. На бумаге нарисованная модель - тоже идеальна. При чём тут реальные конденсаторы??? В механике чтоб приблизиться к реальности нужно наоборот вводить дополнительные жизненные параметры, которые в чистых формулах не учитываются: масса блока и нитки, трение воздуха об эту нитку и т.п. А здесь получается формула для идеальных условий учитывает индуктивность и сопротивление реальных проводов? Сами в это верите?
@Komander_RUS
@Komander_RUS 2 ай бұрын
действительно, автор и сам не понял, куда она делать.
@user-en6sl8dt9z
@user-en6sl8dt9z 2 жыл бұрын
Опять об'яснение неудовлетворительное, для упрощения логических построений, рассматривать следует идеальный, без потерь, вариант, энергия не может пропасть бесследно, это противоречит самому фудаментальному закону - закону сохранения...
Зачем вертолёту такой большой винт?
10:38
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 51 М.
Ёмкость конденсатора и энергия электрического поля
14:16
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 9 М.
Whyyyy? 😭 #shorts by Leisi Crazy
00:16
Leisi Crazy
Рет қаралды 19 МЛН
Парадокс лунной энергии
8:32
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 18 М.
Почему ёмкость конденсатора увеличивается при сближении пластин?
11:05
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 29 М.
Как на самом деле работают электрические конденсаторы?
22:44
Физика с Юрием Ткачёвым
Рет қаралды 95 М.
Где хранится заряд в конденсаторе ● 3
10:38
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 131 М.
Спорим, ты не знал такого о преломлении?
18:59
Физика от Побединского
Рет қаралды 703 М.
Что не так с электрофорной машиной?
32:47
Парадокс кинетической энергии ● 1
9:06
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 19 М.
RA3AAE: "Как передаётся энергия".
37:42
Электрическое поле заряженного проводника
9:36
GetAClass - Физика в опытах и экспериментах
Рет қаралды 10 М.
Эффект Джанибекова [Veritasium]
14:04
Vert Dider
Рет қаралды 5 МЛН