ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Панаиоти Николай Николаевич / Запись

ОЛИМПИАДА ПО ФИЗИКЕ.

voix
02.12.2008
15:00
Тут Сергей (massa) заметил, что может быть проще потенциала?

1. Если батарейка 9 вольт, значит на одном конце у нее минус 4.5, на другом плюс 4.5?
Относительно чего эти минус 4.5? Относительно земли? Но вольтметр, подключенный к одной клемме батарейки и к земле, никакой разности потенциала не обнаруживает. Хотя между клеммами исправно показывает 9 вольт.

А если у нас два шара заряжены до 10 киловольт (один отрицательно, другой положительно) вольтметр разность потенциалов между шарами покажет? Ведь для низковольтной батарейки показывает. А если вольтметр подключить к одному шару и к земле, значение на вольтметре станет в два раза меньше?

2. Емкость сферы определяется формулой C=4πεε0r, а через отношение заряда и потенциала C=q/φ. Значит потенциал можно выразить как φ=q/4πεε0r

Получается, что у нас некоторый заряд на шарике радиусом 1 мм имеет потенциал в два раза больше, чем такой же заряд на шарике радиусом 2 мм.
Почему одно и то же количество электронов в первом случае притягивает или отталкивает сильнее, чем во втором?

3. Емкость сферы определяется формулой C=4πεε0r. Чему равна емкость конденсатора, составленного из двух одинаковых сфер, разнесенных на большом расстоянии?

А для плоского конденсатора некоторой емкости, с площадью пластины такой же, как и площадь сферы, чему равна емкость каждой из пластин, если они разнесены на большое расстояние?
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

02.12.2008 19:29#
putnik
Олимпиада по физике.
> 1. Если батарейка 9 вольт, значит на одном конце у нее минус 4.5, на другом плюс 4.5?
Относительно чего эти минус 4.5? Относительно земли? Но вольтметр, подключенный к одной клемме батарейки и к земле, никакой разности потенциала не обнаруживает. Хотя между клеммами исправно показывает 9 вольт.


Относительно электрода сравнения. :-)
Чаще всего - нормального водородного электрода, электродный потенциал которого условно принимается равным нулю.

02.12.2008 20:36#
voix
Олимпиада по физике.
>Относительно электрода сравнения

А потенциал киловольтового шара относительно чего :)?

С вопросами первого пункта мы разобрались, я надеюсь :о)
Я не стал туда добавлять случай с заземленной клеммой, когда ток идет по цепи. Это вопрос уровня олимпиады по физике :)

А как с ответами на вопросы второго и третьего пунктов, у электрика 5 разряда ;)?
02.12.2008 23:34#
putnik
Олимпиада по физике.
> А потенциал киловольтового шара относительно чего :)?

Электростатический потенциал. :-)

Еще одна цитата:
"Как и потенциальная энеpгия, потенциал опpеделяется с точностью до пpоизвольной постоянной (опpеделяется не сам потенциал, а его изменение). Это сказываетя на том, что нуль потенциала можно выбpать пpоизвольно. Обычно в теоpетических вопpосах нуль потенциала выбиpается в бесконечности. На пpактике в электpотехнике обычно за нуль потенциала выбиpается потенциал Земли. Если нуль потенциала выбpать в бесконечности, то потенциал может быть опpеделен следующим pавенством: ..."
03.12.2008 09:54#
putnik
Олимпиада по физике.
> С вопросами первого пункта мы разобрались, я надеюсь :о)
...
А как с ответами на вопросы второго и третьего пунктов, у электрика 5 разряда ;)?


Я тоже надеюсь, что вам это удалось. :-)

А по поводу электрика 5-разряда...
Поскольку в моей бригаде были такие электрики, то точно могу сказать, что они не смогут ответить на ваши 2 и 3 вопросы. Поскольку они никогда не были студентами ВУЗов (а школу/ПТУ/техникум они закончили давно). Зато починить и наладить конкретное электрооборудование смогут легко. :-)
03.12.2008 16:05#
voix
Олимпиада по физике.
>Я тоже надеюсь, что вам это удалось...

Владимир, вместо того, чтобы производить информационный шум, взяли бы и ответили на вопросы :)
04.12.2008 05:31#
Олимпиада по физике.
2.Собственный потенциал сферы зависит от радиуса сферы. Потенциал создаваемый сферой в окружающем пространстве - нет.

3. 1/(1/r0+1/r1)
04.12.2008 14:03#
voix
Олимпиада по физике.
Со вторым вопросом все просто - там потенциал на разном расстоянии. На одном расстоянии потенциал у двух шариков будет один и тот же.

А с третьим я не уверен. Кстати, там возможно два варианта конденсатора из сфер - когда они соединены друг с другом и когда нет.
07.12.2008 14:07#
voix
Олимпиада по физике.
Похоже, действительно, емкость конденсатора из двух разнесенных сфер получается как при последовательном соединении конденсаторов, у которых собственная емкость сфер.

А емкость конденсатора из двух сфер, соединенных проводником, считается как при параллельном соединении конденсаторов, т.е. собственная емкость сфер складывается.
07.12.2008 18:10#
putnik
Олимпиада по физике.
> Похоже, действительно, емкость конденсатора из двух разнесенных сфер получается как при последовательном соединении конденсаторов, у которых собственная емкость сфер.

При сближении сфер, у них возрастает емкость... :-)
07.12.2008 18:27#
voix
Олимпиада по физике.
>При сближении сфер, у них возрастает емкость...

Конечно, возрастает.
А что, кто-то считает иначе :)?
07.12.2008 18:52#
putnik
Олимпиада по физике.
>>> Похоже, действительно, емкость конденсатора из двух разнесенных сфер получается как при последовательном соединении конденсаторов, у которых собственная емкость сфер.
>> При сближении сфер, у них возрастает емкость... :-)
> Конечно, возрастает.
А что, кто-то считает иначе :)?


Емкость конденсатора из двух разнесенных сфер будет несколько больше, чем сумма емкостей этих уединенных сфер. И чем сферы ближе друг к другу, тем емкость большее... :-)
Мне так кажется.

Т.е. не при последовательном, а при параллельном, плюс поправка на близость сфер.
07.12.2008 21:15#
voix
Олимпиада по физике.
>Емкость конденсатора из двух разнесенных сфер будет несколько больше, чем сумма емкостей этих уединенных сфер. И чем сферы ближе друг к другу, тем емкость большее... :-)
Мне так кажется.

Т.е. не при последовательном, а при параллельном, плюс поправка на близость сфер


Да, Владимир, из вас электрик, как из меня балерина :о)

При разнесенных на бесконечность сферах, если они не соединены проводником, емкость у них считается так же, как при последовательном соединении конденсаторов. При равных радиусах сфер она в два раза меньше, чем собственная емкость одной сферы.
И никакой поправки на близость сфер, в этом случае.

Вы бы решили третью задачку, которую предложил Николай Николаевич :)
07.12.2008 22:15#
putnik
Олимпиада по физике.
> Да, Владимир, из вас электрик, как из меня балерина :о)
При разнесенных на бесконечность сферах, ...


Где в моем прежнем посте вы увидели бесконечность??? ;-)
Из вас, Александр, электрик еще хуже, чем из вас же балерина... :-))
07.12.2008 22:47#
voix
Олимпиада по физике.
Ну вот, опять демагогия :) Ваши, ведь, слова:
"Т.е. не при последовательном, а при параллельном"

Так чему равна емкость конденсатора, составленного из двух сфер, в задачке Николай Николаевича ;)?
- в два раза больше собственной емкости одной сферы
- в два раза меньше
- та же самая
07.12.2008 23:15#
putnik
Олимпиада по физике.
> Ну вот, опять демагогия :) Ваши, ведь, слова:
"Т.е. не при последовательном, а при параллельном"


Полная фраза: "При параллельном соединении конденсаторов их емкости складываются".
И где здесь связь с "бесконечностью"??? :-))

Потихоньку ударяетесь в демагогию? ;-)
07.12.2008 23:20#
putnik
Олимпиада по физике.
> Так чему равна емкость конденсатора, составленного из двух сфер, в задачке Николай Николаевича ;)?
- в два раза больше собственной емкости одной сферы
- в два раза меньше
- та же самая


Наверное, более чем в 2 раза больше...

PS: Позднее внес уточнение...
07.12.2008 23:36#
voix
Олимпиада по физике.
>Наверное, более чем в 2 раза больше...

Хорошо, хоть, "наверное" :)
Тимур и Григорий считают, что в два раза меньше. И я с ними согласен :)
08.12.2008 00:11#
putnik
Олимпиада по физике.
> Тимур и Григорий считают, что в два раза меньше.

Тимур: "... не зависит от емкости конденсатора, т.к. она много больше емкости сферы:"
08.12.2008 00:29#
voix
Олимпиада по физике.
Владимир, обратите внимание на то, что ответ у меня с Тимуром практически совпал. С формулой, которую он написал, я тоже согласен, несмотря на ее некоторую небрежность. А у конденсатора, действительно, емкость примерно в 100 раз больше емкости сферы, поэтому энергия излучается почти вся.

Попробуйте разобраться с решением. Вам, как электрику, это должно быть легко :)
09.12.2008 16:13#
putnik
Олимпиада по физике.
Хочу уточнить свой прошлый ответ.

> Так чему равна емкость конденсатора, составленного из двух сфер, в задачке Николай Николаевича ;)?
- в два раза больше собственной емкости одной сферы
- в два раза меньше
- та же самая


Более чем в 2 раза больше, в случае разноименно заряженных шаров.
И менее чем в 2 раза больше, в случае одноименно заряженных шаров.

В обоих случаях, это "более/менее" зависит от расстояния между шарами и тем сильнее, чем шары ближе друг к другу.

Скорее всего так. :-)
09.12.2008 17:43#
voix
Олимпиада по физике.
>Более чем в 2 раза, в случае разноименно заряженных шаров.
И менее чем в 2 раза, в случае одноименно заряженных шаров.
Скорее всего так


Скорее всего не так :)
Емкость не зависит от знака заряда.

Емкость конденсатора вычисляется как отношение заряда на одной обкладке к разности потенциалов на обкладках.
Если у вас заряды на шарах равны по величине и одного знака, то разность потенциалов равна нулю, а значит емкость конденсатора из двух сфер равна бесконечности :о)?
09.12.2008 18:52#
putnik
Олимпиада по физике.
> Емкость конденсатора вычисляется как отношение заряда на одной обкладке к разности потенциалов на обкладках.
Если у вас заряды на шарах равны по величине и одного знака, то разность потенциалов равна нулю, а значит емкость конденсатора из двух сфер равна бесконечности :о)?


При одноименном заряде обкладок конденсатора, распределение эл. зарядов на них будет совсем другим. И формула будет совсем другой. :-)

PS: Вы по-прежнему не отслеживаете изменение условий. :-(
:-)
09.12.2008 19:10#
voix
Олимпиада по физике.
>При одноименном заряде обкладок конденсатора, распределение эл. зарядов на них будет совсем другим. И формула будет совсем другой

Формула для емкости любого конденсатора C=q/U
От распределения и знака заряда она не зависит, поэтому не занимайтесь демагогией.
09.12.2008 20:08#
putnik
Олимпиада по физике.
>> При одноименном заряде обкладок конденсатора, распределение эл. зарядов на них будет совсем другим. И формула будет совсем другой
> Формула для емкости любого конденсатора C=q/U
От распределения и знака заряда она не зависит, поэтому не занимайтесь демагогией.


В таком случае, удачи вам в изучении емкости... :-)
Пусть у вас при равности зарядов будет бесконечная емкость. :-)))
08.12.2008 02:32#
Олимпиада по физике.
>А емкость конденсатора из двух сфер, соединенных проводником, считается как при параллельном соединении конденсаторов, т.е. собственная емкость сфер складывается.

Я не знаю, чему равна емкость конденсатора, составленного из двух сфер разнесенных на бесконечность, и соединенных проводником.

Емкость для двух сфер разнесенных на бесконечность, я посчитал следующим образом: зарядим одну сферу до заряда з, а другую до заряда -з. Положим расстояние между сферами р. Посчитаем работу, которую надо совершить, чтобы перенести пробный заряд от поверхности одной сферы к поверхности другой. Разделив эту работу на пробный заряд, получим разность потенциалов. Разделив заряд сферы на эту разность, потенциалов получим емкость двух сфер.
Этот метод, я думаю, сработает для уединенной сферы, провода, двух пластин конденсатора, двух сфер одна в другой и т.д., везде, где есть некоторая симметрия поля. Как по-другому считать я не знаю...или не помню
(p.s. уравнение Пуссона решать. Далеко нетривиальная задача, если решать аналитически. Может конформными отображениями для отдельной пластины и решается, только я уже ничего про них не помню. Если численно, то, наверное, несложно. Может подумаю, как это в майкровейв студио сделать, полезно будет потренироваться в этой программе).

Для двух сфер соединенных проводом и разнесенных на бесконечность, я думаю, емкость будет бесконечность.
08.12.2008 10:10#
voix
Олимпиада по физике.
В случае идеального проводника емкостьбудет просто суммироваться

Для простоты будем считать, что две сферы одного радиуса, у каждой емкость C, заряд q, потенциал φ. Если их соединить проводом, то ничего не произойдет, т.к. потенциал один и тот же. Для системы двух сфер, таким образом получим тот же потенциал, но удвоенный заряд.
Следовательно C=2q/φ - в два раза больше.
08.12.2008 14:16#
Олимпиада по физике.
>Для простоты будем считать, что две сферы одного радиуса, у каждой емкость C, заряд q, потенциал φ. Если их соединить проводом, то ничего не произойдет, т.к. потенциал один и тот же. Для системы двух сфер, таким образом получим тот же потенциал, но удвоенный заряд.
Следовательно C=2q/φ - в два раза больше

Вы путаете уединенную емкость и взаимную емкость. Емкость конденсатора это именно взаимная емкость. При этом обкладки заряжаются противоположно, а не одинаково. Конечно же уединенная емкость системы бесконечно далеко расположенных проводников это сумма емкостей всех проводников. Несложно также посчитать емкость двух шаров, расположенных на расстоянии много большем их радиуса, но не на бесконечном растоянии. Взаимную емкость двух шаров в таком приближении, учитывающем расстояние между ними (хоть и приближенно, лишь для больших расстояний), тоже несложно посчитать. Как - догадайтесь сами (подсказка: вспомните принцип суперпозиции).

Аналогичным способом можно посчитать погонную емкость двухпроводной линии из круглых проводов. Эта задача важна в радиотехнике: через погонную емкость легко определить волновое сопротивление такой линии. А это очень важный ее параметр. Замечу, что последняя задача несложно решается не только приближенно (для большого расстояния между проводами) но и точно. "Хитрость" заключается в том, что поле двух заряженных противоположно бесконечно тонких нитей имеет эквипотенциали как раз в виде цилиндров, но с осью, смещенной относительно нитей. Может быть (забыл, но проверка элементарна) подобный "номер" проходит и с двумя шарами. Тогда взаимную емкость двух шаров можно вычислить не только приближенно, для больших расстояний, но и точно.
08.12.2008 15:07#
voix
Олимпиада по физике.
>Вы путаете уединенную емкость и взаимную емкость. Емкость конденсатора это именно взаимная емкость

Ничего я не путаю. Разумеется, для случая сфер соединенных проводником это уединенная емкость. О ней и разговор.

И конечно, бесконечность расстояния это теоретическое условие. В реальности будет достаточно десятка метров, чтобы взаимная емкость сфер была практически равна нулю.
В данном случае важно, что собственная емкость таких сфер складывается, а не делится пополам или остается такой же, как у одной сферы.

А посчитать можно все, например, учесть емкость проводника, который соединяет эти сферы или влияние земли.
09.12.2008 05:17#
Олимпиада по физике.
>Для простоты будем считать, что две сферы одного радиуса, у каждой емкость C, заряд q, потенциал φ.

Для каждой уединенной сферы в ее собственной вселенной емкость будет С. Мне не ясно, почему емкость останется той же самой, когда вы создадите вторую сферу.
Я согласен с Александром, вы путаете собственную емкость и емкость конденсатора.
09.12.2008 10:19#
voix
Олимпиада по физике.
>Я согласен с Александром, вы путаете собственную емкость и емкость конденсатора

А может это вы что-то не так понимаете :)?

На самом деле задачку, которую привел Николай Николаевич, не на олимпиадах решать нужно, а в школах, чтобы понять связь между уединенной емкостью и емкостью конденсатора.

У уединенной сферы имеется собственная емкость, т.е. на ней появляется определенный потенциал, если на нее поместить некоторый заряд.
Из этой собственной емкости образуется емкость конденсатора, составленного из двух таких сфер. И т.к. сферы удалены друг от друга (зачем другая вселенная, достаточно десятка метров), то взаимную емкость учитывать не нужно.

В этом и смысл задачи - как из собственной емкости рассчитать емкость такого конденсатора из сфер? Вот putnik считал, что собственные емкости нужно складывать. У меня тоже сначала не было ясности в этом вопросе.

Второй вопрос был о емкости этих сфер, которые также достаточно удалены друг от друга, но соединены проводником. Разумеется, это собственная емкость, но ее также нужно посчитать.
Ведь кто-то, после решения задачи о конденсаторе, вместо сложения емкости двух сфер, тоже разделит собственную емкость одной сферы на два.
04.12.2008 16:24#
putnik
Олимпиада по физике.
> 2. Емкость сферы определяется формулой C=4πεε0r, а через отношение заряда и потенциала C=q/φ. Значит потенциал можно выразить как φ=q/4πεε0r
Получается, что у нас некоторый заряд на шарике радиусом 1 мм имеет потенциал в два раза больше, чем такой же заряд на шарике радиусом 2 мм.
Почему одно и то же количество электронов в первом случае притягивает или отталкивает сильнее, чем во втором?


Потому, что поверхностная плотность заряда на поверхности ваших шариков будет разной.

PS: Это то же самое, что ответил и Григорий Еремеев (zombye), только другими словами. :-)
04.12.2008 16:50#
voix
Олимпиада по физике.
>>Почему одно и то же количество электронов в первом случае притягивает или отталкивает сильнее, чем во втором?
>Потому, что поверхностная плотность заряда на поверхности ваших шариков будет разной


Не так :)
На расстоянии 3 мм от центра и тот, и другой шарик будут притягивать (отталкивать) одинаково, т.к. потенциал там будет один и тот же.
04.12.2008 17:11#
putnik
Олимпиада по физике.
> На расстоянии 3 мм от центра и тот, и другой шарик будут притягивать (отталкивать) одинаково, т.к. потенциал там будет один и тот же.

Собственный потенциал шарика зависит от его радиуса, потенциал создаваемый шариком в окружающем пространстве - нет. :-)
04.12.2008 17:20#
voix
Олимпиада по физике.
>Собственный потенциал шарика зависит от его радиуса, потенциал создаваемый шариком в окружающем пространстве - нет

Напишите мне формулу для потенциала одной пластины конденсатора площадью S
Т.е. выражение для собственного потенциала пластины.
04.12.2008 17:49#
putnik
Олимпиада по физике.
> Напишите мне формулу для потенциала одной пластины конденсатора площадью S
Т.е. выражение для собственного потенциала пластины.


Для этого необходимо знать формулу для электроемкости отдельной пластины. Мне такая формула не попадалась.
Наверное ее можно вывести.

Цитата:
"Проводник называют уединённым, если он находится далеко от других тел, то есть его размеры много меньше расстояний до других тел. Электроёмкость уединённого проводника не зависит от его заряда. Электроёмкость любого проводника не зависит от материала. Она зависит только от формы и размеров проводника. Хотя электроёмкость и определяется через заряд и потенциал, она не зависит ни от заряда, ни от потенциала. Эта величина постоянна для данного уединённого проводника. Практическая польза электроёмкости состоит в том, что, определив её экспериментально или теоритически, можно при известном заряде проводника вычислить его потенциал и наоборот.

В действительности проводник никогда не является абсолютно уединённым. Окружающие заряженные тела создают собственные электрические поля, а у незаряженных они возникают в поле проводника (поляризация диэлектриков, проводники в электрическом поле). Поэтому электроёмкость зависит от окружающих тел. Во многих случаях проводник всё же можно считать уединённым.

Для некоторых тел электроёмкость вычислить несложно, в частности для уединённого проводящего шара.
φ=kq/εr; C=q/φ=εr/k.
Подставив значения коэффициента k, получим электроёмкость шара.
C=4πεε0r (в СИ)"
.

Очевидно, что электроемкость отдельной пластины не равна 0.
04.12.2008 18:57#
voix
Олимпиада по физике.
>Для этого необходимо знать формулу для электроемкости отдельной пластины. Мне такая формула не попадалась

Представляете, мне тоже :)
Подозреваю, что этой формулы не существует. В этом, собственно, и суть моего 3 вопроса.
Емкость конденсатора из двух пластин вычисляется по формуле C=ε0S/d
где S - площадь пластины, а d - расстояние между пластинами.

Если пластины конденсатора разнести на бесконечность, емкость у него окажется равной нулю. Значит, емкость одной пластины при этом тоже становится равной нулю?
А вот если разнести на бесконечность две сферы, то у них емкость останется.
04.12.2008 19:21#
Олимпиада по физике.
>Если пластины конденсатора разнести на бесконечность, емкость у него окажется равной нулю. Значит, емкость одной пластины при этом тоже становится равной нулю?

Вы забыли, что это приближенная формула, справедливая лишь тогда, когда зазор много меньше размера пластин.
04.12.2008 19:27#
voix
Олимпиада по физике.
>Вы забыли, что это приближенная формула, справедливая лишь тогда, когда зазор много меньше размера пластин

Хорошо, а по какой формуле считается емкость одной пластины?
04.12.2008 19:40#
Олимпиада по физике.
>Хорошо, а по какой формуле считается емкость одной пластины?

Так это выводить надо. Мне лениво, не понятно зачем это делать:-) Когда-то я выводил формулу для уединенного цилиндра (уединенная емкость провода нужна была). Возможно (не знаю точно, может и не так) надо учесть конечную толщину пластины, чтобы получить не нулевую емкость. Но уж при конечной толщине точно не ноль получится.
04.12.2008 21:31#
Олимпиада по физике.
"Вторая пластина" всегда есть: это может быть Ваш корпус или пол, стены. земля, в крайнем случае Земля с большой буквы з.
04.12.2008 21:54#
voix
Олимпиада по физике.
>"Вторая пластина" всегда есть

Это понятно, второй потенциал (на бесконечности) и у сферы есть
04.12.2008 22:49#
putnik
Олимпиада по физике.
>> Для этого необходимо знать формулу для электроемкости отдельной пластины. Мне такая формула не попадалась
> Представляете, мне тоже :)
Подозреваю, что этой формулы не существует. В этом, собственно, и суть моего 3 вопроса.


Вот... попалась. :-)



Это формула для вычисления потенциала произвольного эллипсоида. Положите длину одной из его полуосей (a, b, c) стремящейся к нулю, и получите искомую формулу... :-)
Иллюстрации :
04.12.2008 23:53#
voix
Олимпиада по физике.
>Это формула для вычисления потенциала произвольного эллипсоида

Мне бы что-нибудь попроще :)
Например, емкость тонкого кольца или диска некоторого радиуса.
Желательно с выводом формулы.
05.12.2008 10:10#
putnik
Олимпиада по физике.
> Мне бы что-нибудь попроще :)
Например, емкость тонкого кольца или диска некоторого радиуса.
Желательно с выводом формулы.


Найдите книгу Смайт В. "Электростатика и электродинамика" [1954г].
Там есть формулы для потенциалов:
1. Грина функция для диска (стр. 214),
2. Грина функция для кольца полого цилиндрического (стр. 195-196).

PS: Скачать можно здесь (10.1Mb) или здесь (17.8Mb) .
05.12.2008 18:23#
voix
Олимпиада по физике.
Да уж, попроще :)
Ну в общем, принцип ясен. У всех точек кольца один и тот же потенциал. Для любой точки он складывается из потенциалов всех остальных точек кольца, расстояние до которых меняется от нуля до диаметра кольца.
А заряд этих точек зависит от плотности распределения заряда по кольцу.
06.12.2008 23:33#
voix
Олимпиада по физике.
Нашел книгу "Расчёт электрической ёмкости". Наиболее простой, неожиданно для меня, оказалась формула емкости диска:
C=8εR
Для квадратной пластины только приближенные формулы.
Даже для кольца выражение емкости достаточно сложное:
C=4π2εR/ln(8R/a)
07.12.2008 00:54#
putnik
Олимпиада по физике.
> Нашел книгу "Расчёт электрической ёмкости". Наиболее простой, неожиданно для меня, оказалась формула емкости диска:
C=8εR
Для квадратной пластины только приближенные формулы.
Даже для кольца выражение емкости достаточно сложное: ...


По сути, это инж. справочник. Когда-то я тоже в таких рылся, компьютеров и интернета тогда не было.

Как говорится: кто ищет, тот всегда найдет. :-)
Может поделитесь, зачем вам потенциал отдельной пластины?
07.12.2008 01:30#
voix
Олимпиада по физике.
>Может поделитесь, зачем вам потенциал отдельной пластины?

Для моего третьего вопроса о емкости разведенных пластин конденсатора.
Раз у диска такая простая формула для емкости, то пластинам конденсатора лучше придать форму дисков.

Согласно формуле для емкости плоского конденсатора, при разведении пластин на бесконечность, емкость у него должна стать равной нулю. На самом деле она будет равна собственной емкости пластин.

Интересен также вопрос, учитывается ли в формуле емкости плоского конденсатора собственная емкость пластин :)?
07.12.2008 12:10#
putnik
Олимпиада по физике.
> Интересен также вопрос, учитывается ли в формуле емкости плоского конденсатора собственная емкость пластин :)?

Не учитывается. Поскольку ее там нет. :-)
При сближении пластин, изменяется распределение плотности зарядов на поверхности каждой из пластин.
07.12.2008 13:11#
voix
Олимпиада по физике.
>При сближении пластин, изменяется распределение плотности зарядов на поверхности каждой из пластин

Лучше сказать по-другому :)
При сближении пластин у них возрастает емкость.
Формула сферического конденсатора в этом отношении более наглядна:
C=2πεRr/(R-r) или через емкости сфер C=СRСr/(СRr), иначе 1/C=1/Сr-1/СR
При увеличении радиуса внешней сферы до бесконечности получим собственную емкость внутренней сферы:
C=Cr=2πεr

Так что можно сказать, что в формуле сферического конденсатора собственная емкость пластин учитывается :)

P.S. Именно так и нужно рассказывать школьникам об электрической емкости, чтобы они разобрались в теме, а не просто заучили формулы - на примере собственной емкости сферы и диска, и емкости конденсаторов из них составленных.
05.12.2008 22:00#
detsybelov
Олимпиада по физике.
>> ...Положите длину одной из его полуосей (a, b, c) стремящейся к нулю, и получите искомую формулу... :-)

Маловероятно, что пластину сделают эллипсоидальной. Скорее она имеет форму цилиндра. При сильном сжатии эллипсоид равен цилиндру только с точки зрения художника-оформителя. В действительности потенциалы и емкости таких эллипсоида и цилиндра заметно отличаются.
06.12.2008 00:17#
putnik
Олимпиада по физике.
>> ... Положите длину одной из его полуосей (a, b, c) стремящейся к нулю, и получите искомую формулу ... :-)
> Маловероятно, что пластину сделают эллипсоидальной. Скорее она имеет форму цилиндра. При сильном сжатии эллипсоид равен цилиндру только с точки зрения художника-оформителя. В действительности потенциалы и емкости таких эллипсоида и цилиндра заметно отличаются.


При сильном сжатии (одна из осей равна 0), элипсоид становится плоским кругом или эллипсом. :-)

PS: Если в ту формулу просто подставить 0, то получится матем. неопределенность. Решить ее можно через предел.
06.12.2008 07:31#
detsybelov
Олимпиада по физике.
При сильном сжатии (одна из осей равна 0), элипсоид становится плоским кругом или эллипсом. :-)
При сильном сжатии цилиндра (высота цилиндра стремится к 0) он тоже приближается к кругу. Но почему же Вы считаете, что распределения заряда для этих случаев будут стремиться совпасть…
06.12.2008 12:40#
putnik
Олимпиада по физике.
>> При сильном сжатии (одна из осей равна 0), элипсоид становится плоским кругом или эллипсом. :-)
> При сильном сжатии цилиндра (высота цилиндра стремится к 0) он тоже приближается к кругу. Но почему же Вы считаете, что распределения заряда для этих случаев будут стремиться совпасть…


Почему нет?
В основе формул и для элипсоида и для цилиндра лежит одна и таже формула - Грина.
Распределение зарядов для круга, посчитанное разными путями, просто обязано совпасть. :-)
06.12.2008 16:17#
detsybelov
Олимпиада по физике.
Типичное заблуждение. Уединенный заряженный проводящий круг - вообще некорректно поставленная задача. Формула Грина предполагает замкнутость и гладкость поверхности (в ней есть дифференцирование по нормали). Поэтому формулу Грина нельзя применить к кругу, а вот к сильно сжатому эллипсоиду и сильно сжатому цилиндру можно.
06.12.2008 17:39#
putnik
Олимпиада по физике.
> Типичное заблуждение. Уединенный заряженный круг - вообще некорректно поставленная задача. Формула Грина предполагает замкнутость и гладкость поверхности (в ней есть дифференцирование по нормали). Поэтому формулу Грина нельзя применить к кругу, а вот к сильно сжатому эллипсоиду и сильно сжатому цилиндру можно.

С точки зрения математики, может вы и правы.
А с точки зрения физики, самый тонкий плоский круг все равно имеет ненулевую толщину, равную размеру атома. Так что, будем ли мы считать его "сильно сжатым элипсоидом" или "сильно сжатым цилиндром" - это без разницы.
Формула для его потенциала все одно будет приближенной, и не важно, как мы к ней придем - через элипсоид или через цилиндр.
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 655

Пользователей
в системе: 2773

Всего записей
и комментариев: 50218

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 16

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия