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
#1 07. 11. 2017 23:30
- stereo-total-music
- Příspěvky: 213
Náboj na kondenzátoru
Ahoj, mám otázky ohledně jednoho triviálního problému.
Proč je v ustáleném stavu náboj na deskách libovolného kondenzátoru vždy opačný, je-li tomu tak? Vyplývá to z teorie? Nebo to je pouze experimentálně zjištěný fakt?
Offline
#3 08. 11. 2017 03:40
Re: Náboj na kondenzátoru
Hlavně to tak nějak jinak logicky nejde:-)
Prostě jedním drátem elektrony přicházejí a druhým odcházejí, nebo naopak. Těžko by jinak mohl procházet ten nabíjecí proud.
Tedy samozřejmě šlo by oba dráty spojit a kondenzátor nabít jako jakýkoli jiný předmět, ale tím kondenzátor o libovolně velké kapacitě použijeme jako běžný předmět, tedy se zanedbatelnou kapacitou.
Je dobré si uvědomit, že kapacita závisí na poměru plocha/vzdálenost a třeba v kilofaradovém superkondenzátoru je ta plocha klidně tisíce m2 a vzdálenost pod nanometr. Na venek je to třeba válec 6x7 cm.
A ani nemusíme jít do takového extrému. V každém mobilu je určitě nejmíň několik keramických kondenzátorů s kapacitou v řádu 10µF a rozměry v řádu kostičky o straně 1 mm.
Offline
#4 08. 11. 2017 22:29
- stereo-total-music
- Příspěvky: 213
Re: Náboj na kondenzátoru
Myslím, že princip vysvětlující elektrostatickou indukci je následující: při vystavení vnějšímu elektrickému poli se ve vodiči začne indukovat náboj. V ustáleném stavu musí být celková intenzita všude pod povrchem vodiče nulová. Indukovaný náboj ve vodiči tedy musí vytvářet takové elektrické pole, aby v každém místě pod povrchem vodiče byla nulová celková intenzita. To však nic neříká o tom, že záporná část indukovaného náboje ve vodiči musí mít opačnou velikost k vnějšímu (kladnému) náboji.
Offline
#6 08. 11. 2017 23:59
Re: Náboj na kondenzátoru
Vlastně ještě nějaké vrtání bude:
Zmíněné pravidlo reálně nikdy není splněno přesně.
Ale v situacích, kdy nás zajímají náboje, máme vysoké vnitřní kapacity a tak jsou vnější parazitní kapacity zanedbatelné. Příklad:
- Kondenzátor 10 F nabitý na 3 V obsahuje náboj 30 C. Jedna jeho elektroda má +30 a druhá -30. Konkrétně je v obvodu + zapojeno na +3V a - zapojeno na GND, tedy 0V. Dejme tomu, že má kladnou elektrodu spojenou s pouzdrem.
- Pod kondenzátorem vede spoj, který má vůči jeho pouzdru kapacitu 1 pF. Spoj je spojený s GND. Kladná elektroda má díky tomu o 3 pC vyšší náboj, než záporná.
- Tzn. ano, náboje na elektrodách se liší, ale rozdíl nikoho nezajímá, protože je na 13. desetinném místě.
Pak máme vysokofrekvenční techniku, v ní nás zajímá, jakou impedanci má kondenzátor třeba při střídavém proudu o frekvenci 1,8 GHz a tam používáme malé kapacity. Příklad:
- Kondenzátor 0,5 pF nabitý na 3 V obsahuje náboj 1,5 pC. Jedna jeho elektroda má +1,5 a druhá -1,5. Konkrétně je v obvodu + zapojeno na +3V a - zapojeno na GND, tedy 0V. Dejme tomu, že má kladnou elektrodu spojenou s pouzdrem.
- Pod kondenzátorem vede spoj, který má vůči jeho pouzdru kapacitu 0,1 pF. Spoj je spojený s GND. Kladná elektroda má díky tomu o 0,3 pC vyšší náboj, než záporná.
- Tzn. náboje na elektrodách se liší o 20 %, ale nikoho to nezajímá, protože náboj není při použití kondenzátorů malých kapacit užitečný údaj a nikdo ho tedy za normálních okolností počítat nebude.
Offline
#7 09. 11. 2017 07:30 — Editoval proton100 (09. 11. 2017 08:07)
Re: Náboj na kondenzátoru
stereo-total-music napsal(a):
Proč je v ustáleném stavu náboj na deskách libovolného kondenzátoru vždy opačný?
Na jednej platni konenzátora sú nabité častice s rovnakým znamienkom. Tieto častice sa odpudzujú. Jediné čo ich tam drží po kope je príťažlivé elektrické pole medzi platňami. To vznikne medzi opačne nabitými platňami. Preto musí mať doskový kondenzátor opačne nabité platne, aby udržal náboj.
Offline