Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#26 22. 12. 2010 22:33

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑↑ sulo:
Je to takmer tak, ako píšeš.

Frekvencia 50Hz znamená, že sa stav polarity zopakuje za sekundu 50x. To znamená, že k prepólovaniu dochádza 100x za sekundu. Žiarovka teda "bliká" s frekvenciou 100Hz (pri každej polvlne el. prúdu sa rozsvieti rovnako). Blikanie svetla do istej miery nevidíme i preto, lebo samotná žiarovka má  svoju "zotrvačnosť", resp. dosvit.


Historická poznámka týkajúca sa smeru toku el. prúdu:
Kedysi ľudia vedeli o mikrosvete podstatne menej ako dnes. Elektrické javy boli pozorované a popisované omnoho skôr než existencia elementárnych častíc majúcich elektrický náboj. Na elektrinu sa hľadelo ako na neviditeľné fluidum, ktoré sa môže nachádzať v rôznych materiáloch. Najprv sa predpokladalo, že existujú dva druhy elektriny. Jedna vznikala napr. trením hodvábu o sklo, druhá napr. trením lišacieho chvostu o jantár. Benjamin Franklin bol asi prvý, kto použil pre ich rozlíšenie znamienka + a -. Jeho voľba, ktorý náboj bude ktorý, bola náhodná, resp. bez známeho dôvodu. Smer toku neviditeľného elektrického fluida mohol byť stanovený len na základe konvencie. Jednoducho sa definovalo, že elektrický prúd tečie smerom od kladného pólu k zápornému.

Trvalo ďalších takmer 200 rokov, než sa ukázalo, že nosičmi el. prúdu vo vodičoch sú voľne pohyblivé elektróny, ktoré majú náboj záporný. Kladné protóny sú nepohyblivé. A čo z toho vyplýva? Že smer toku elektrónov je vzhľadom k smeru toku el. prúdu opačný! Moc sa mi nepáčilo, keď som sa to dozvedel, ale už som si zvykol. Benjamin to proste netrafil, ale nemožno mu to zazlievať. Napokon, fyzikálne zákony platia i tak.

A prečo ma o tom napadlo písať?
Aby som mohol "napadnúť" 1. obrázok, ktorý máš v predchádzajúcom príspevku :o)
Tie čierne bodky znamenajú čo?. Pohybujú sa od + k - smerom do prava. Elektróny to teda nie sú, pretože tie sa pohybujú opačným smerom. Protóny to tiež nemôžu byť, pretože tie sú nepohyblivé.
Vedel by si nájsť inú dobrú odpoveď, než ma poslať kade ľahšie?

Offline

 

#27 23. 12. 2010 16:50

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ medvidek:
Tak, tie čierne bodky znamenajú (alebo, lepšie povedané mali znamenať) elektróny :-).
Ja som si vždy myslel že prúd tečie od plus k mínus, ale teraz vidím že je to naopak.

Ok, nachvíločku sa vrátim ešte k tomu potenciálu...

Ako sa vlastne dá vytvoriť elektrické pole s určitým potenciálom? A kebyže chceme vytvoriť zdroj napätia tak potrebujeme dve elektrické polia. Jedno s menším potenciálom a druhé s vätčším potenciálom. Teda potrebujeme aby v jednom elektrickom poli bolo viacej elektrónov ako v druhom, aby tam bol rozdiel potenciálov/napätie. Ale ako sa vlastne dajú "zhromaždiť" elektróny, keď náboje s rovnakým znamienkom sa odpudzujú?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#28 23. 12. 2010 21:15

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:

Napísal si:

Ja som si vždy myslel že prúd tečie od plus k mínus, ale teraz vidím že je to naopak.

Pozor. To si si myslel pôvodne správne. Nedaj sa zmýliť. Stále platí, že prúd tečie od plus k mínus (od čias Benjamina Franklina až do dnes). Ber to tak, že elektrický prúd je definovaný ako tok kladného náboja. Rozlišuj medzi elektrickým prúdom a tokom elektrónov. Tok elektrónov je tokom (pohybom) záporného náboja.

Ako je to teda s vodičom na obrázku?
http://www.sdilej.eu/pics/3f16f007ccf98ed737db36817c402eb4.jpg

Elektrický prúd tečie od + k - po smere modrých šípiek (podľa stále platnej a nikdy nezmenenej definície).
Elektróny sa pohybujú zprava doľava. Záporný potenciál (pól -) ich odpudzuje a kladný potenciál (pól +) ich priťahuje.
Protóny v skutočnosti stoja na mieste, ale celkový kladný náboj sa postupne "presťahováva" zľava doprava.

Čo sa pri tom deje?
Prebytok kladného náboja na ľavej strane je postupne neutralizovaný prichádzajúcimi elektrónmi.
Prebytok záporného náboja na pravej strane sa s odchodom elektrónov postupne zmenšuje.
Potenciály sa týmto spôsobom vyrovnávajú.
Ako vidíš, aj bez pohyblivých protónov sa môže kladný náboj presúvať z miesta na miesto.

Odpoveď na otázku, ako vytvoriť rozdiel potenciálov, alebo iným slovom, ako vytvoriť niekde prebytok (a inde nedostatok) elektrónov, som už naznačil v príspevku #22
↑↑ medvidek:

Možno máš na jazyku otázku, kde sa berie v zdroji napätia tá "zásobáreň" potenciálu.
V batérii je to energia chemickej väzby, ktorá prinúti elektrón k presunu z nižšieho potenciálu na vyšší. V dyname či alternátore je zdrojom núteného pohybu elektrónov premenné magnetické pole. Toto pole vytvárame vzájomným pohybom magnetov a cievok. Pri tom konáme mechanickú prácu.

Typickým "školským" príkladom zariadenia pre výrobu vysokého napätia je Van de Graaffův generátor.

Offline

 

#29 23. 12. 2010 21:58

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

Aha, čiže elektrický prúd bol a stále je definovaný ako tok kladného náboja, čiže protónov ale v skutočnosti elektrický prúd "vedú" elektróny, čiže záporné náboje. Je to tak? Čiže ak mám napríklad 4.5V baterku, a spojím svorky tejto batérie medeným vodičom, tak v skutočnosti elektrický prúd (tok elektrónov - záporných nábojov)  tečie z mínusovej svorky do kladnej. Pochopil som to dobre?

A ešte mám jednu otázočku, záleží elektrický potenciál od veľkosti elektrického náboja? Ja si myslím že hej, pretože ak by som mal náboj 0.68C tak by mal potenciál 2.3V (uvedené hodnoty slúžia len ako príklad). A ak by som mal náboj 0.86, tak by mal väčší potenciál, nie? Napríklad 6.4V.
A medzi týmito nábojmi by bolo napätie 4.1V. Tak to chápem ja, ale je to správne?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#30 24. 12. 2010 00:55 — Editoval medvidek (24. 12. 2010 01:49)

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:
Áno, pochopil si to správne.
Niekedy je treba sa posnažiť o presnejšie vyjadrenie. Ak by si chcel byť presný, radšej nehovor o "toku protónov" (protóny sú vo vodiči fixované). Miesto toho je lepšie hovoriť len o toku kladného náboja, ku ktorému môže dochádzať aj bez pohybu protónov (len vďaka pohybu elektrónov).


Pre elektrický potenciál poľa v okolí bodového náboja platí vzťah $\varphi = \frac {1}{4 \pi \varepsilon}\cdot \frac Qr$, kde
$Q$ je veľkosť náboja,
$r$ je vzdialenosť od náboja,
$\varepsilon$ je permitivita prostredia.

Tento vzorec som použil v príspevku #24 ↑↑ medvidek: pre výpočet potenciálu poľa jednotkového náboja vo vzdialenosti 1 m od náboja.
Zo vzorca je vidieť, že za bežných podmienok (keď $\varepsilon$ je konštanta) potenciál je priamo úmerný veľkosti náboja a nepriamo úmerný vzdialenosti od náboja.

Len pre poriadok:
Nikdy nepočítame potenciál bodového náboja (i keď je to často takto povedané), ale potenciál poľa bodového náboja. V mieste samotného náboja je $r=0$ (hovoríme, že potenciál má singularitu). Napätie medzi bodovými nábojmi sa nedá vypočítať. Napätie medzi bodmi priestoru, v ktorých nie sú bodové náboje, sa vypočítať dá.

V prípade reálnych (nie bodových) nabitých telies o rôznych potenciáloch bude napätie medzi telesami rozdielom potenciálov týchto telies.

Offline

 

#31 29. 12. 2010 22:15

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

Aha, ok, už mi je to jasné...

V jednom predošlom príspevku som sa spýtal na záporné napätie. Napríklad v počítačovom zdroji sú tiež vetvy zo záporným napätím, -5V a -12V.
A ako sa vlastne správajú elektróny v tomto prípade?  Napríklad mám 2 miesta (napr. A a B) medzi ktorými je napätie 12V. Tak z miesta A by začal tiecť prúd do miesta B. Ale ako by sa správal prúd keby som mal medzi týmito bodmi napätie -12V?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#32 31. 12. 2010 07:07

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:
Keď povieš, že medzi bodmi A a B je napätie 12V, nie je tak jasné, ktorý z nich je na vyššom potenciáli.

Rôzne jednoznačné vyjadrenia (toho istého) sú napríklad:
$U_A-U_B=12V$,
$U_B-U_A=-12V$,
Napätie v bode A vzhľadom k bodu B je +12V,
Napätie v bode B vzhľadom k bodu A je -12V.


Napríklad na zdroji k PC je niekoľko výstupov, ktoré sú označené +5V, +12V, -5V, -12V, 0V. Ak priložíme voltmeter medzi výstupy +12V a -5V, môžeme namerať napätie +17V alebo -17V. Polarita + alebo - závisí na tom, v akom poradí pripojíme svorky voltmetra. Každý voltmeter na jednosmerné napätie by mal mať označenú jednu svorku + a druhú -. Inak by sme z údaja voltmetra nevedeli určiť, kde je vyšší a kde nižší potenciál.

Offline

 

#33 31. 12. 2010 12:02

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ medvidek:
Čiže ak by som mal v bode A potenciál 13V a v bode B by som mal potenciál 17V, tak potom:
$U_A-U_B=-4V$
Tu som vlastne stanovil že väčší potenciál je v bode A, čo však nie je pravda, a preto mi vyšlo výsledné napätie záporné. (týchto -4V by mi voltmeter ukázal, keby som dal na bod A svorku plus a na bod B svorku mínus )

$U_B-U_A=4V$
Tu som stanovil že väčší potenciál je v bode B, čo je aj pravda a preto mi vyšlo výsledné napätie kladné. (4V by mi voltmeter ukázal keby som dal na bod A svorku mínus a na bod B svorku plus)

Pochopil som to správne?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#34 31. 12. 2010 15:34 — Editoval medvidek (31. 12. 2010 15:42)

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:
Pokiaľ je to tak, ako si myslím, že si to myslíš, tak si to pochopil správne :-)



Takto by som to chápal ja:

a)
Potenciály sú STANOVENÉ (=dané) hneď v prvej vete, $U_A=13V$, $U_B=17V$.
b)
Ktorý z potenciálov je väčší a ktorý menší, je už tým tiež dané.
$U_A<U_B$
c)
Ak potenciály $U_A$ a $U_B$ nepoznám a chcem ich zmerať, použijem voltmeter.
d)
Ak PREDPOKLADÁM, že $U_A>U_B$ a priložím na bod A svorku plus a na bod B svorku mínus, tak zo zápornej nameranej hodnoty (-4V) zistím, že predpokladám nesprávne.
e)
Ak PREDPOKLADÁM, že $U_A<U_B$ a priložím na bod A svorku mínus a na bod B svorku plus, tak z kladnej nameranej hodnoty (+4V) zistím, že predpokladám správne.



A ešte doplním:
Voltmetrom pripojeným k bodom A a B zistím len potenciálový rozdiel (=napätie) medzi týmito bodmi, čo je plus alebo mínus 4V.
Ak by som chcel zmerať samotné potenciály $U_A$ a $U_B$, musel by som svorku mínus voltmetra priložiť na niečo iné, o čom viem, že má voči nim nulový potenciál (napríklad uzemnenie, kostra atd.).

EDIT:
Tebe i ostatným tu na fóru prajem pekného Silvestra a dobrý celý rok 2011.
EDIT+:
Slovom "dobrý", nemyslím "za 3".
Slovom "celý", nemyslím "31.12.2011 končiac".

Offline

 

#35 31. 12. 2010 18:02

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ medvidek:
Ok, čiže dá sa povedať že napätie -12V je vlastne také isté ako 12V, nie? Len záleží na tom k čomu je to merané, či z vyšieho potenciálu alebo z menšieho. A výsledná práca pri napätí -12V ktorú vykoná elektrické pole (napätie) je rovná 12 Voltom. A potom aj smer prúdu pri -12V je vlastne taký istý ako pri 12 Voltoch, nie?

Tebe i ostatným tu na fóru prajem pekného Silvestra a dobrý celý rok 2011

Ďakujem, ja ti takisto prajem všetko dobré a ďakujem ti za pomoc a odpovede za rok 2010 :-)


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#36 01. 01. 2011 04:51 — Editoval medvidek (01. 01. 2011 04:55)

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:
Stále mám pocit, že tomu rozumieš, ale nevyjadríš sa presne.

Podľa toho, ako priložíme svorky voltmetru, nameriame napätie kladné, či záporné. Existujúci potenciálový rozdiel (polaritu napätia) tým neovplyvníme. TO ISTÉ, čo je pre niekoho stúpaním, je pre iného klesaním. Záleží, z ktorej strany sa pozeráme.

V tomto zmysle možno súhlasiť:

... dá sa povedať že napätie -12V je vlastne také isté ako 12V, nie? Len záleží na tom k čomu je to merané, či z vyšieho potenciálu alebo z menšieho.

Táto formulácia nie je dobrá:

A výsledná práca pri napätí -12V ktorú vykoná elektrické pole (napätie) je rovná 12 Voltom.

Predovšetkým Volt nie je jednotkou práce. Už som na to upozornil v príspevku #14. Na výpočet práce by sme museli vedieť i veľkosť náboja.

Tá práca môže byť kladná i záporná, jej znamienko záleží na nasledujúcom:
a) polarita premiestňovaného náboja (plus/mínus),
b) kde je vyšší potenciál (na začiatku/na konci),
c) koho prácu uvažujeme (našu prácu /prácu poľa).

Tuto neviem, ako to myslíš, ale obecne to nemôžeš takto povedať:

... smer prúdu pri -12V je vlastne taký istý ako pri 12 Voltoch

Predsa potok tečie vždy z kopca, nie?

Offline

 

#37 01. 01. 2011 11:32 — Editoval sulo (01. 01. 2011 11:34)

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ medvidek:
Tak to elektrické napätie je vlastne definované dvoma spôsobmi:
1. Je to rozdiel potenciálov
2.Je to práca ktorú vykoná elektrické pole, pri premiestnovaní elektrického náboja.

Túto druhú vetu si v praxi predstavujem takto:

Mám nejaké zariadenie. Ak pripojím zdroj napätia na toto zariadenie, tak v obvode tohoto zariadenia sa vytvorý elektrické pole, ktoré je spôsobené rozdielom elektrického potenciálu(=napätím). Toto elektrické pole "ťahá" elektróny z jedného miesta na druhé, protože sa snaží rozdiel potenciálov vyrovnať, a tým vlastne toto elektrické pole koná prácu. Akonáhle sa rozdiel potenciálov vyrovná, teda aj v jednom aj v druhom mieste je rovnaká veľkosť potenciálu (rovnaký počet elektrónov) tak prúd elektrónov prestáva tiecť, pretože už im chýba tá sila (napätie/elektrické pole) ktorá ich "tlačila" obvodom. Takto je to ale iba pri jendosmernom napätí. Pri striedavom napätí sa ten rozdiel potenciálov nikdy nevyrovná pretože elektróny "prúdia" striedavo, raz doľava a raz doprava. Takto chápem tú druhú vetu, že elektrické napätie je vyjadrené prácou ktorú vykoná elektrické pole, ale pochopil som to dobre?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#38 07. 01. 2011 22:05 — Editoval medvidek (07. 01. 2011 22:07)

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:
Zdravím po týždni.

Celkom dobré :-), obe tvoje definície sú až podozrivo podobné na popis napätia vo Wikipédii, či už Slovenskej, alebo Českej:

Slovenská:

Elektrické napätie je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje rozdiel elektrického potenciálu dvoch bodov a predstavuje energiu potrebnú na premiestnenie elektrického náboja medzi týmito dvoma bodmi v určitom elektrickom poli.

Česká:

Elektrické napětí je určeno jako práce vykonaná elektrickými silami při přemísťování kladného jednotkového elektrického náboje mezi dvěma body v prostoru.
Elektrické napětí lze také vyjádřit jako rozdíl elektrických potenciálů v obou bodech v prostoru.

Pri striedavom napätí je situácia trochu zložitejšia. Tam už sa v podstate nejedná o elektrostatické pole. Môže hrať rolu dynamika pohybujúcich sa nabitých častíc, s čím súvisí existencia magnetického poľa.

Offline

 

#39 09. 01. 2011 17:09

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ medvidek:
Zdravím aj ja teba :-)

No, odhalil si ma :-), obe tie definície som čerpal z wikipédie.

Ináč pri tom striadavom napätí/prúde sa ten rozdiel potenciálov nevyrovná nikdy, nie?
Napríklad, mám nejaký spotrebič ktorý napájam striedavým napätím 230V a kedže obvodom tohoto zariadenia tečie striedavý prúd, tak by sa ten potenciál nemal vyrovnať nikdy, pretože elektróny prúdia striedavo, takže tento spotrebič by mal ísť stále.

Je to tak? Alebo aj pri striedavom napätí sa rozdiel potenciálov vyrovná, tak ako pri jednosmernom?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#40 10. 01. 2011 02:22

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:
Iste. Nie je veľmi dôvod, aby sa potenciály vyrovnali, keď  zdroj striedavého napätia neustále vnáša do obvodu nerovnováhu. Ale to isté sa dá povedať aj o obvode s jednosmerným prúdom. V oboch prípadoch sa snažia pohybujúce sa elektróny vyrovnať rozdiel potenciálov. Oproti tejto snahe pôsobí zdroj napätia, ktorý sa stará o udržanie trvalého (statického, alebo periodicky premenného) potenciálového rozdielu v obvode.
Takže tvoja otázka sa skôr týka "trvanlivosti" zdroja, než toho, či je obvod striedavý alebo jednosmerný.

Môžeš mať pravdu v tom, že v obvode napájanom striedavým napätím nemusí pohyb elektrónov stíhať sledovať zmeny napätia. Ale povedal by som, že to už je trochu iná téma.

Offline

 

#41 11. 01. 2011 18:27 — Editoval sulo (11. 01. 2011 18:29)

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ medvidek:

Ok. Mám ešte dve otázky.

1. Napätie je vždy medzi dvoma miestami. Čiže keby som sa rukami chytil nejakého kábla s vysokým striedavým napätím napr. 400V, mal by   som aj ja potenciál 400V a stál by som na zemi, bol by som uzemnený,  tak tam nastane rozdiel potenciálov a elektrické pole tento rozdiel vyrovná prechádzajúcim prúdom. Čiže prúd by začal tiecť.
Ak by som však nebol uzemnený, tak prúd by nezačal tiecť, pretože by ho "netlačilo" žiadne napätie, pretože by tam vlastne nebol rozdiel potenciálov, keďže by tam bol iba jeden potenciál (tých 400V).  Je to tak?

2. Využívajú sa v zdrojoch napätia aj protóny? Lebo niekde som čítal že protóny vytvárajú kladný potenciál a v baterke sú na kladnom póle.
Ale kedže na oboch póloch sú elektróny akurát na jednom póle je ich viac ako na druhom, tak ja si myslím že aj v kladnom póle baterky sú   elektróny ale keďže je ich tam menej tak je tam celkový potenciál "kladnejší" ako v zápornom póle. Dalo by sa to aj takto povedať, alebo to chápem zle?

Ďakujem


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#42 11. 01. 2011 20:38

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:

1)
Je to tak. Pokiaľ  sa chytíš len jedného pólu a inak budeš dobre izolovaný, rozdiel potenciálov na tebe nevznikne.
Opýtaj sa ktoréhokoľvek vtáka, či cez neho tečie nejaký prúd, keď sedí na elektrickom vedení.
V TV nedávno ukazovali elektrikárov, ako za plnej prevádzky vo výške opravujú káble s veľmi vysokým napätím (800 kV). Dopraví ich tam helikoptéra.

2)
Samotné (voľné) protóny sa v zdrojoch napätia nevyužívajú. Zdroje protónov možno nájsť v urýchľovačoch, ale tam slúžia ako zdroj častíc, a nie ako zdroj napätia.
V elektrolytických roztokoch sa môžu voľne pohybovať katióny ako nosiče kladného náboja.

Offline

 

#43 13. 01. 2011 17:28 — Editoval sulo (13. 01. 2011 17:29)

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ medvidek:

Samotné (voľné) protóny sa v zdrojoch napätia nevyužívajú

Čiže na vytvorenie napätia mi netreba nerovnováhu medzi protónom a elektrónom, však?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#44 14. 01. 2011 01:06

medvidek
Moderátor
Místo: Praha
Příspěvky: 860
Reputace:   53 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:
Na póloch funkčného zdroja napätia je nerovnováha (rozdiel) potenciálov. To ale neznamená, že na mínus póle budú len elektróny a na plus póle len protóny. Protóny i elektróny sú všade, ale na mínus póle je o trochu viac elektrónov než protónov a na plus póle je to naopak.

Ponúkajú sa dve otázky:
a) ako tento nerovnovážny stav dosiahnuť
b) koľko je to "o trochu viac" elektrónov než protónov

a)
Jedná sa v podstate o prinútenie elektrónov vo vnútri zdroja, aby sa pohybovali neprirodzeným smerom, totiž od kladného pólu k zápornému. Elektróny sa tomuto pohybu "bránia", podobne ako vozík, keď ho chceme tlačiť proti svahu. Odkiaľ vziať energiu, ktorá je na to potrebná? Možností je viac. V príspevku #22 som napísal toto:

V batérii je to energia chemickej väzby, ktorá prinúti elektrón k presunu z nižšieho potenciálu na vyšší. V dyname či alternátore je zdrojom núteného pohybu elektrónov premenné magnetické pole...

Ďalším príkladom môže byť fotovoltaický článok, v ktorom sa na poháňanie elektrónov využíva energia dopadajúcich fotónov.

b)
Dá sa vypočítať, že na nabitie povrchu gule o polomere 10 cm na napätie -1V stačí vytvoriť prebytok len asi 70 miliónov elektrónov. To je veľmi malé množstvo v porovnaní s celkovým počtom elektrónov, ktorý guľa normálne obsahuje v nenabitom stave.
Tak napríklad v plnej železnej guli bude celkový počet elektrónov približne 9 x 10^27, teda o 20 rádov väčší. Vidíme teda, že na vznik daného potenciálového rozdielu stačí porušiť rovnováhu počtu elektrónov naozaj minimálne.

Offline

 

#45 14. 01. 2011 21:18 — Editoval sulo (14. 01. 2011 21:35)

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

Ok, takže v baterke hrajú hlavnú úlohu elektróny...

A tie elektróny vytvárajú záporný potenciál pola, nie? 
Ak je to tak, tak potom na zápornej svorke máme potenciál napr. -3.3V a na kladnej svorke, čiže tam kde je tých elektrónov menej máme aj potenciál "kladnejší" napr. -1.6V. A výsledné napätie sa rovná rozdielu potenciálov , takže to bude:

$\varphi_1=-3.3V$
$\varphi_2=-1.6V$
$U=\varphi_2-\varphi_1$
$U=-1.6-(-3.3)$
$U=-1.6+3.3$
$U=1.7V$

Čiže výsledné napätie by bolo 1.7V. Chápem to správne?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#46 16. 01. 2011 11:56

pietro
Příspěvky: 4766
Reputace:   187 
 

Re: elektrické pole

↑ sulo:Ahoj! A tento pokus, popremýšľajme čo sme narušili...

Pokus:
2 klince rovnakej kvality ( počet protonov = počtu elektronov)

1 medený "klinec" ( počet protonov = počtu elektronov)

cca 200 ml mierne slaný vodný roztok ( počet protonov = počtu elektronov)

1 milivoltmeter ( počet protonov = počtu elektronov)
========================
1. variacia.....
Ponoriť dva klince rovnakej kvality==>
žiadny potenc. rozdiel
2. variacia.....
Ponoriť dva klince rôznej kvality==>
evidentný potenc. rozdiel
========================
Takto vznikol galvanický článok...a čo sa to vlastne stalo?

Offline

 

#47 16. 01. 2011 20:04

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ pietro:
Ahoj. Ďakujem ti za zaujímavý pokus :-)

No, tak podla mňa v tej druhej variácii, nastal potenciálový rozdiel práve preto, pretože ten "medený klinec" obsahoval možno menej alebo viac elektrónov ako ten klinec. Teda mali sme v tom roztoku klinec, a ten by mal napríklad potenciál 1V a medený klinec by mal potenciál 2V, čiže medzi týmito dvoma miestami by bolo napätie 1V.

V tej prvej variácii by sme ponorili do roztoku klinec ktorý by mal potenciál 1V a tiež další klinec a ten by mal tiež 1V, takže tam by nebolo žiadne napätie(žiadny potenciálový rozdiel).
Je to tak?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#48 17. 01. 2011 12:58

pietro
Příspěvky: 4766
Reputace:   187 
 

Re: elektrické pole

Ahoj a posielam akúsi hrubú predstavu ( bájku) aj s obrázkom a linkom.

Molekuly vody sú malé dipóly a obhýzajú (vďaka teplu) všetko dookola a potom to obalia a vznášajú sa aj s obeťou  v roztoku kam ich osud dovedie.
Tak ani kov ponorený do vody ( a ešte sme tam pridali aj soľ),  tak tomu náporu neodolá. Pôvodne vyvážený nábojovo neutrálny klinec bude obhryzený. Voda mu chce vytrhnúť z jeho kovovej a pekne ucelenej kryštálovej mriežky napr. jeden atóm. Elektrónový "oblak" v kove si nechce dať narušiť svoju celistvosť ( má akúsi elektrónovú "pokožku") tak pustí do roztoku iba atóm ochudobnený o elektróny. Tie elektróny zostanú teda v kove a zacelia akosi chýbajúce miesto v mriežke. Kov sa nabije záporne.
Ušľachtilé kovy ťažšie púšťajú do roztoku svoje ióny, to poznáš že platinu alebo zlato tak hocičo nerozleptá (železo skôr).
Preto aj keď sú rôzne klince tak sú rôzne obhrýzané a tým vzniká potenciál. Ale po čase sa aj tak všetko vyrovná do nejakého nízko energetického stavu, napr. keď elektródy spojíš drôtom.



Rad napätia

Offline

 

#49 17. 01. 2011 19:58

sulo
Příspěvky: 158
Reputace:   
 

Re: elektrické pole

↑ pietro:
ďakujem ti za ten link, pomohol mi, ale ešte by som sa chcel niečo spýtať:

Na tej stránke som si našiel že chemický prvok Lítium (Li) má štandartný potenciál pola -3,045 V. Čiže tu vidíme že keďže je ten potenciál záporný, bude väčší aj počet elektrónov ako protónov v tomto prvku (čiže elektrónov je tam viacej ako protónov).

Ale napríklad chemický prvok zlato (Au) má štandartný potenciál pola 1.5V. Čiže tu zasa vidíme že keďže je potenciál kladný, bude väčší aj počet protónov ako elektrónov v tomto prvku (čiže protónov je tu viacej ako elektrónov).

Ak toto všetko čo som tu teraz napísal je pravda, tak potom z toho vyplýva že ak je potenciál kladný tak vieme že v tom prvku/telese/predmete je viacej protónov ako elektrónov a naopak ak je potenciál záporný tak vieme že je tam viacej elektrónov ako protónov.

Je to tak?


You see the full moon float, You watch the red sun rise, We take these things for granted, But somewhere someone's dying

Offline

 

#50 17. 01. 2011 21:48

pietro
Příspěvky: 4766
Reputace:   187 
 

Re: elektrické pole

Atóm je elekticky neutrálny.

http://web.lwg.cz/zakazky/dubina/nove/d … _teles.ppt


http://exotickeovoce.webgarden.cz/vii-atom

ale každý atóm má inú tendenciu pútať elektróny.

Zaužívaný a praktický je pojem elektronegativita ( pre všetky prvky ..aj pre nekovy)

http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektronegativita

Vidno, že Lítium a všetky prvky pod ním nemajú elektróny v "láske" a radi sa ich zbavujú...

Ale tiež len max. jeden uvoľnia a ostatné v nižších valenčných sférach si ponechajú a tak vzniká katión

Li 1+ ( s jedným plusovým nábojom, prevládne náboj jadra o jeden element. náboj)

Pozri Platinu, Zlato majú vyššiu elektronegativitu. Preto ani v roztokoch sa ich nezbavujú ochotne.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson