שדה חשמלי במעגל

[כריש פטיש ודוקרני]

שדה חשמלי במעגל

מדוע אומרים שבמעגל חשמלי במודל אידיאלי כל השדה החשמלי נמצא בין לוחות הקבל?

הרי לפי חוקי קולון/גאוס בכל מקום בו יש מטענים אמור להיות שדה חשמלי.
ובמעגל חשמלי קיימים בכל נקודה מטענים של הזרם החשמלי (זרם הוא תנועה של מטענים, והתנועה הזאת קיימת בכל מקום במעגל ולא רק בקבל)
ולכן אמור להיות שדה חשמלי בכל מקום במעגל.
אז מדוע רק בין לוחות הקבל?

 

[Dehumanizer]

תשובה

כי רק בין לוחות הקבל קווי השדה החשמלי מכל חלק של הקבל הינם בכיוון זהה. מחוצה לו הם מבטלים זה את זה.
לגבי הזרם - כן יש שדה חשמלי בתוך המוליך אבל זה לא קשור לקבל. השדה שנוצר במוליך הינו תוצר של הפרש הפוטנציאלים שמספק מקור המתח. גם השדה הזה אינו "דולף" החוצה במודל האידאלי, כי המוליך באופן כללי עדיין נשאר ניטרלי אם מסתכלים עליו מבחוץ (דהיינו, יש גם לראות את השדה שיוצרים היונים החיוביים).

 

[דניאל החכם]

במצב יציב, במעגל עם קבל אין זרם

ויש מטענים רק על הלוחות.
מכאן נובע שאין שדה במוליך (אם היה שדה אז היה זרם).

לפני שהמעגל מגיע למצב יציב יש זרם אך כיון שההתנגדות אפסית אז המתח אפסי --> השדה החשמלי אפסי V=RI.

התשובה של Dehumanizer היא נכונה...

 

[כריש פטיש ודוקרני]

תגובה

1.למה במצב יציב לא זורם זרם בקבל? בוודאי שכן
אתה מדבר אולי על מעגל DC בו הקבל הופך לנתק, אבל במעגל זרם חילופין יש זרם תמידי בקבל, והוא נתון על ידי ידי הנוסחה
I=C * DV/DT

2.מה שאתה אומר על התנגדות אפסית נוגע רק לתילים שמחברים בין המוליכים. אבל בנגד ההתנגדות לא אפסית ויש מתח עליו.
השאלה שלי עוסק במעגלים חשמליים באופן כללי, הכוללים נגדים,קבלים ושאר רכיבים.

3.בלי קשר לעוצמת המתח - כל זמן שאתה מודה שזורם זרם אז גם קיימים מטענים. וכל זמן שקיימים מטענים קיים שדה חשמלי.
זרם חשמלי בהגדרתו הוא מעבר של מטען ליחידת זמן DQ/DT. וכל זמן שבמוליך זורמים "מטענים" משמע שקיימים מטענים, ואותם מטענים יוצרים סביבם שדה חשמלי מעצם הגדרתו וחוק קולון.
אם תאמר שמטענים חיוביים מנטרלים את השליליים אז אין כאן זרם, כי סך כל הזרם היה אפס. כך שיש מטענים, ויש שדה חשמלי שאינו בקבל

 

[דניאל החכם]

צודק באופן חלקי

באמת כאשר עובדים באלקטרוניקה (בתדר גבוה) צריך להתחשב בקיבול ובהתנגדות (השקולים) של המוליכים (הלא אידאליים).

בזרם ישר וחילופין אין מטענים "נטו" במוליך "אידיאלי" (כיון שאין בו שדה) זו ההגדרה של מוליך אידאלי.

 

[כריש פטיש ודוקרני]

למה?

אם יש זרם - חייבים להיות מטענים. אפילו במצב האידיאלי.
כיצד יתכן זרם בלי מטענים? הרי זאת ההגדרה של זרם - מעבר מטען ליחידת זמן. ואם תאמר שהמטענים מאפסים זה את זה אז אין כאן "מטען".
חייב להיות לך מטען ממשי שעובר ליחידת זמן. ואותו מטען על פי חוק קולון יוצר שדה חשמלי

 

[דניאל החכם]

ההגדרה היא מטענים נטו...

אם הצפיפות של המטען החשמלי החיובי והשלילי היא שוה בנקודה מסוימת אז בנקודה זאת צפיפות המטען היא אפס.

אני מתיחס לצפיפות המטען כמו בחוק גאוס ( div e = roe)

ועדיין יכול להיות זרם

 

[דניאל החכם]

זרם זה מטענים נעים

אם המטענים השליליים נעים והחיובים נעים אז יש זרם אבל לא בהכרך מטען נטו.

 

[כריש פטיש ודוקרני]

אבל

אבל רק השליליים נעים.

בכל אופן אתה אומר שזרם הוא תנועה של מטען.
אם נלך בקו שלך ונגיד שגם החיוביים נעים וגם השליליים נעים אז סך כל המטען הוא 0 ואין תנועה של מטען.

הרי זאת הסיבה שבצינור של מים זורמים לא זורם זרם חשמלי. תוכל להגיד שבמים יש פרוטונים ואלקטרונים, וכשאתה מזרים אותם בצינור המון פרוטונים ואלקטרונים נעים לך ממקום למקום בקו ישר...למה זה לא זרם חשמלי? כי סך כל המטען שעובר בשטח חתך ליחידת זמן הוא 0 ואין תנועה של מטען.

 

[דניאל החכם]

לא נכון

אם היה לך עודף של אלקטרונים (לדוגמה) אז היה שדה חשמלי (לפי חוק גאוס). וכידוע זרם ישר גורם רק לשדה מגנטי ולא לשדה חשמלי.

בזרם מיים גם הפרוטונים וגם האלקטרונים זזים ביחד (וסה"כ הזרם השקול הוא אפס). כאשר יש זרם חשמלי אז רק האלקטרונים זזים.