חשמל...

[vadik1212]

חשמל...

שלום,

אני לומד על קבלים, עכשיו ראיתי שקיבול זה היחס בין המטען למתח. ובכל הדוגמאות שראיתי בספר תמיד המטען על כל לוח של הקבל היה זהה בגודל.
Q וQ-. יכול להיות מצב שבו המטענים לא זהים? אז הרי המטען צריך להמשיך לנוע לא?
ואיזה מטען אני לוקח אז בשביל לחשב את הקיבול?

תודה.

 

[Practical Realist]

בעיה מעניינת

מצאתי שני דיונים שבהם עסקו בשאלה כזו, ראה כאן:
http://lofi.forum.physorg.com/Unsymmetrically-Charged-Plate-Capacitor_23634.html
וכאן (בעיקר התשובה של Tanya Sharma):
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=693994
מתברר שלוקחים את הפרש המטענים חלקי 2 כמטען הקבל, משתמשים בחוק גאוס ובעובדה ששדה בתוך מוליך הוא אפס.
זה כמובן יכול להתקיים רק כאשר לפחות לוח אחד מנותק מן המעגל, אחרת המטענים תמיד יהיו שווים.

 

[vadik1212]

תודה...

ואם שני הלוחות מחוברים למעגל אז תמיד יהיה אותו מטען מהסיבה שהמטענים זזים באותו הפרש פוטנציאלים?

סלח לי על הבורות.

תודה רבה לך.

 

[vadik1212]

ועוד שאלה קטנה אם אפשר....

נניח שיש לנו קבל טעון מנותק מהמעגל החשמלי.
חיברנו רגל אחת שלו למעגל ( נניח לפלוס של הסוללה) ואת הרגל השניייה השארנו באוויר.
עכשיו המטען על אחד הלוחות שלו משתנה, ועל השני נשאר קבוע.
אז גם המתח אמור להשתנות לא? (אני יודע שהמתח לא משתנה כי הקבל לא מתפרק, אבל זה קצת נוגד לי את משלמדתי עכשיו על הקיבול).

תודה.

 

[Practical Realist]

תשובות

לגבי השאלה הראשונה התשובה חיובית, אם שני הלוחות מחוברים במעגל תהיה תזוזת מטענים ביניהם כדי להגיע לשוויון. הפרש הפוטנציאלים משתנה עם שינוי המטען.
לגבי השאלה השנייה, אם החיבור של לוח אחד בלבד יביא לשינוי במטענו, כאשר מטענו של השני נותר קבוע, אז זו הופכת להיות בעיה מסוג הקודם (של שני מטענים שונים) ואז הפתרון כמו בקישורים שהבאתי. המתח גם ישתנה כיוון שהקיבול נותר קבוע, אבל המטען השתנה.

 

[vadik1212]

אבל העניין הוא שהמתח לא משתנה...

גם לי יוצא בחישוב שכן, אבל בפועל זה לא קורה. אם תיקח קבל טעון ותחבר אותו למעגל בצד אחד המתח עליו לא ישתנה.

לא ברור לי איך זה מסתדר הדבר הזה

תודה רבה לך.

 

[vadik1212]

אם אני מבין נכון....

עצם זה שאנחנו מחברים פוטנציאל אחד, גם השני משתנה כדי שההפרש ישאר קבוע.
לא ברור לי רק איך זה קורה.

 

[Practical Realist]

יש מספר גורמים

אם מחברים לוח אחד של הקבל למקור מתח ואילו השני מנותק, בעצם נוצרת תלות במעגל אליו חיברנו. אם נחבר את הקוטב החיובי של הקבל לקוטב החיובי של מקור המתח, ומתח המקור גדול יותר ממתח הקבל, המקור ינסה לטעון את הקבל עד לשוויון מתחים (כאשר המטען הנוסף יגיע מקצהו השני של המקור). בעצם נוצר כאן מעין קבל חדש, שמורכב מלוח אחד של הקבל המקורי ועוד חלק מן המעגל אליו חיברנו. בהתאם גם הפרש הפוטנציאלים ישתנה, בין הלוח לבין חלקו השני של המעגל וגם הגיאומטריה משתנה כאן, זה כבר לא קבל לוחות אלא משהו אחר.

 

[vadik1212]

זה כן, אבל...

ההפרש בין הלוחות עצמן אמור להישאר קבוע.
מוזר לי. טוב אני אעזוב את זה בנתיים, כשייצא לי ללמוד פיסיקה במסגרת כלשהי אני כבר אשאל את המרצה.

תודה לך, וסליחה על החפירה.

 

[vadik1212]

עוד שאלת הבנה בסיסית...

נגיד יש לנו שני כדורים טעונים שמחוברים עם תיל. הגענו למצב שיש אותו פוטנציאל ולכן המטענים יהיו במנוחה. עכשיו השאלה שלי היא כזאת:
ניקח פרוטון על אחד הכדורים. מפני שהפרוטון לא זז שקול הכוחות עליו אמור להיות 0, נכון? עכשיו שקול הכוחות נוצר מהתרומה של כל אחד מהכדורים, אבל אם נחשב את זה נראה שהשקול שונה מ0. אז למה הפרוטון לא זז? תודה.

 

[Practical Realist]

תשובה

הפרוטונים הם לא מה שנע כאשר מטען חשמלי עובר ממקום למקום, אלא האלקטרונים (הפרוטונים נמצאים בגרעיני האטומים המרכיבים את הכדורים ואם הללו מוצקים האטומים והפרוטונים לא ינועו). אשר לאלקטרונים, הם לא נמצאים במקום אחד. במעטפת הכדור הטעון שלילית יש עודף אלקטרונים והם נעים שם בצורה אקראית (לפי חוקים של מכניקת הקוונטים, ולא לפי הפיזיקה הקלאסית - אבל הם תמיד ימצאו על שטח הפנים). במעטפת הכדור הטעון חיובית יש חוסר באלקטרונים. כך שאין טעם לנתח תנועה של אלקטרון בודד במונחים של פיזיקה קלאסית.

 

[vadik1212]

תודה רבה לך...

רק עוד משהו קטן, בחיבור שלהם על ידי התיל אנחנו מתייחסים כאילו סה"כ המטען לא השתנה. אבל התיל עצמו מכיל אלקטרונים חופשיים , אז כמות המטען כן משתנה, לא?

אני מצטער על כמות השאלות, פשוט אני לומד את זה מספר שלא מסביר יותר מדי ואני רוצה להבין את זה כמו שצריך, וחוץ מהפורום כאן אין לי את מי לשאול.

תודה.

 

[Practical Realist]

תשובה

כמות המטען הכוללת קבועה במערכת, וגם על כל אחד מן הכדורים. מכיוון שהפוטנציאל של שני הכדורים שווה, אין זרם ביניהם. שניהם טעונים אמנם במטענים שונים, אבל הפוטנציאל שווה ולכן סה"כ אין זרם. יש תנועה אקראית של אלקטרונים חופשיים, אבל שלא כמו במוליך שבו יש זרם חשמלי, הסה"כ שלה (המהירות הממוצעת) הוא אפס. יש הסבר יפה כאן לגבי מהו הזרם החשמלי:
http://www.israelelectric.net/article/זרם-חשמלי

אין בעיה לשאול כאן, אבל תוכל גם למצוא ספרים נוספים ברשת, למשל fundamentals of physics (לא חייב להיות במהדורה אחרונה). יש גם מצגות (גם בעברית) אם מחפשים "יסודות חשמל ומגנטיות" וכדומה.

 

[vadik1212]

תודה רבה.