Металлические опилки между обкладками конденсатора Опции

[Guest_Мехмед Каптан_*]

Между обкладками конденсатора помещаем опилки электропроводящего материала (металла). Между обкладками даем электростатическое поле - будут ли опилки упорядочиваться в пространстве и образовывать линии?

Сообщение отредактировал Мехмед Каптан - Nov 13 2009, 10:59

[тау]

нет
не диполи ни разу

[Tanya]

нет
не диполи ни разу

Диполи-диполи... Индуцированные.

[тау]

Диполи-диполи...

Tanya, этот индуцированный диполь, повернётся в равномерном электрическом поле или нет? Если повернётся, то за счет чего?

[Oldring]

Tanya, этот индуцированный диполь, повернётся в равномерном электрическом поле или нет? Если повернётся, то за счет чего?

Рассмотрите на пальцах.

В однородном внешнем электростатическом поле закреплена на перпендикулярной оси иголка под углом 45 градусов к направлению внешнего поля. Возникнет ли вращательный момент относительно этой оси?

Во-первых, электрончики перераспределятся вдоль иголки. С одной стороны от оси их окажется избыток, с другой - недостаток. Во-вторых, на эти электрончики действует внешнее электростатическое поле с некоторой силой. Собственное поле иголки никакого результирующего момента давать не может, так как действие равно противодействию. Так как с одной стороны от оси электрончиков больше, чем с другой, а внешнее поле однородно, возникает вращательный момент в этом поле. Иголка пытается провернуться вдоль поля.

[wim]

Рассмотрите на пальцах.

В однородном внешнем электростатическом поле закреплена на перпендикулярной оси иголка под углом 45 градусов к направлению внешнего поля. Возникнет ли вращательный момент относительно этой оси?

Во-первых, электрончики перераспределятся вдоль иголки. С одной стороны от иголки их окажется избыток, с другой - недостаток. Во-вторых, на эти электрончики действует внешнее электростатическое поле с некоторой силой. Собственное поле иголки никакого результирующего момента давать не может, так как действие равно противодействию. Так как с одной стороны от оси электрончиков больше, чем с другой, а внешнее поле однородно, возникает вращательный момент в этом поле. Иголка пытается провернуться вдоль поля.

Не получится. В металле свободные электроны не связаны с атомами вещества, потому и называются свободными. Под действием электростатического поля они распределятся по поверхности так, чтобы эта поверхность стала эквипотенциальной. И даже в случае заряженной опилки вращательного момента не будет - на нее будет действовать сила, перепендикулярная эквипотенциальной поверхности. Поскольку напряженность поля во всех точках поверхности одинакова, давление также будет одинаковым во всех точках поверхности.
Вот если бы это был диэлектрик, тогда бы в нем появился бы индуцированный диполь за счет деформации молекул вещества. И в этом случае момент сил был бы приложен к оным молекулам, тесно связанным друг с другом.

[Oldring]

Не получится. В металле свободные электроны не связаны с атомами вещества, потому и называются свободными. Под действием электростатического поля они распределятся по поверхности так, чтобы эта поверхность стала эквипотенциальной. И даже в случае заряженной опилки вращательного момента не будет - на нее будет действовать сила, перепендикулярная эквипотенциальной поверхности. Поскольку напряженность поля во всех точках поверхности одинакова, давление также будет одинаковым во всех точках поверхности.
Вот если бы это был диэлектрик, тогда бы в нем появился бы индуцированный диполь за счет деформации молекул вещества. И в этом случае момент сил был бы приложен к оным молекулам, тесно связанным друг с другом.

Чушь.

В электростатике сила действует только на заряды и равна произведению заряда на напряженность поля. Точка. Ваше "давление на поверхность" равно всего лишь плотности поверхностного заряда умноженной на напряженность поля. Напряженность поля вблизи поверхности равна сумме напряженности внешнего поля и поля перераспределенных зарядов на иголке. Соответственно, и сила, действующая на поверхность металла, равна сумме сил на поверхностные заряды от этих двух полей. Причём внешнее поле однородно, а собственное поле зарядов иголки не создаёт вращающие моменты, поэтому при рассмотрении действующего на иголку вращающего момента нужно рассматривать только внешнее поле, которое однородно, но не перпендикулярно поверхности и даже ненулевое внутри металла, действующее на перераспределенные под действием этого внешнего поля заряды на поверхности иголки.

Но главная ваша выдумка - "напряженность поля во всех точках поверхности одинакова". Даже школьникам известно, что напряженность электростатического поля возле острия выше. Да и даже вблизи плоской металлической поверхности напряженность электростатического поля совершенно не обязана быть однородной. Рассмотрите для примера поле точечного заряда вблизи бесконечной металлической плоскости.

PS Уж извините за резкость, но если не понимаете ничего в электростатике - лучше помолчите и подумайте над смыслом написанного собеседниками. Собеседники потратят меньше времени на опровержение бреда.

[wim]

... Уж извините за резкость ...

Извиняться необязательно, я уже привык к тому, что вежливость у здешних млекопитающих - это рудимент и атавизм.
Еще раз, медленно и по буквам, любой проводник - эквипотенциальная поверхность. Это означает, что напряженность поля в любой точке поверхности одинакова. Но это вовсе не означает, что заряды распределены по этой поверхности ... э-э-э ... "эквизарядово". Наоборот, заряды могут распределяться неравномерно, дабы уравнять потенциалы на поверхности. В противном случае, если разные точки поверхности проводника в электростатическом поле имели бы разные потенциалы, между ними непременно потек бы электрический ток - и в итоге потенциалы все равно бы уравнялись.
Ошибка в том, что Вы упорно путаете напряженность поля с поверхностной плотностью заряда.

Вы упорно путаете силу и момент. Во внешнем однородном поле суммарная сила, действующая на незаряженный куска металла, всегда равна нулю, а вот вращательный момент может быть ненулевым. Суммарный заряд железяки остаётся нулевым, однако заряды перераспределяются по поверхности, и у железяки образуется ненулевой дипольный момент.

И вращательный момент тоже будет нулевым - под действием поля свободные электроны переместятся по поверхности так, чтобы минимизировать потенциальную энергию системы. Это и есть эквипотенциальная поверхность. А поскольку свободные электроны не связаны с атомами металла, оные атомы так и останутся неподвижными.

[Oldring]

Еще раз, медленно и по буквам, любой проводник - эквипотенциальная поверхность. Это означает, что напряженность поля в любой точке поверхности одинакова. Но это вовсе не означает, что заряды распределены по этой поверхности ... э-э-э ... "эквизарядово". Наоборот, заряды могут распределяться неравномерно, дабы уравнять потенциалы на поверхности. В противном случае, если разные точки поверхности проводника в электростатическом поле имели бы разные потенциалы, между ними непременно потек бы электрический ток - и в итоге потенциалы все равно бы уравнялись.
Ошибка в том, что Вы упорно путаете напряженность поля с поверхностной плотностью заряда.

Думать над прочитанным будем? Или чукча не читатель, чукча писатель?

Повторю наводящий вопрос для размышлений. Хорошо известно всем продвинутым школьникам, что вблизи острия металлической иголки напряженность поля выше. Почему? Как это соответствует вашему утверждению про одинаковость напряженности поля вблизи поверхности?

И, к слову, плотность поверхностного заряда на металлической поверхности прямо пропорциональна напряженности поля возле поверхности. Для любой проводящей поверхности одна и та же константа пропорциональности. Это прямое следствие уравнений Максвелла и отсутствия поля внутри металла. Но это в данном случае совершенно не важно, и я про это ничего не писал.

А поскольку свободные электроны не связаны с атомами металла, оные атомы так и останутся неподвижными.

Кто вам сказал такую чушь? Все электроны имеют отрицательный заряд, атомы без них - положительный. Притягиваются друг к другу. Если бы не притягиваличь, все свободные электроны упали бы на землю под действием собственного веса.

Но это совершенно не важно. Потому что то что суммарный заряд железяки нулевой не означает что отдельные части железяки также имеют нулевой заряд. Наоборот.

[wim]

Повторю наводящий вопрос для размышлений. Хорошо известно всем продвинутым школьникам, что вблизи острия металлической иголки напряженность поля выше. Почему? Как это соответствует вашему утверждению про одинаковость напряженности поля вблизи поверхности?

Об этом Вам лучше спросить у продвинутых школьников, поелику я не в курсе, какой нанофизике учат современных наношкольников.
Тем не менее, на вопрос отвечу, повторно, - это заблуждение, напряженность поля везде будет одинакова. Предположим, что напряженность поля острия металлической иглы (видите, как я стараюсь выписывать точные формулировки ) выше, чем в какой-то другой точке поверхности иглы. Это означает разные потенциалы на острие и в той, другой, точке. Поскольку игла металлическая, разность потенциалов между двумя точками приведет к тому, что между оными точками будет протекать электрический ток. И будет он протекать до тех пор, пока разность потенциалов не станет равной нулю. Что означает эквипотенциальную поверхность.

[Oldring]

Об этом Вам лучше спросить у продвинутых школьников, поелику я не в курсе, какой нанофизике учат современных наношкольников.
Тем не менее, на вопрос отвечу, повторно, - это заблуждение, напряженность поля везде будет одинакова. Предположим, что напряженность поля острия металлической иглы (видите, как я стараюсь выписывать точные формулировки ) выше, чем в какой-то другой точке поверхности иглы. Это означает разные потенциалы на острие и в той, другой, точке. Поскольку игла металлическая, разность потенциалов между двумя точками приведет к тому, что между оными точками будет протекать электрический ток. И будет он протекать до тех пор, пока разность потенциалов не станет равной нулю. Что означает эквипотенциальную поверхность.

Вам сколько лет? Думаю, что в ваши школьные годы школьная физика была той же. Просто нужно было учиться.

Напряженность - это градиент потенциала. Проще говоря, пространственная производная. Нужно ли напоминать, что равенство значений двух функций в одной точке совершенно не означает равенство их производных?

PS Я было хотел предложить посчитать поверхностный интеграл от вашей постоянной напряженности по поверхности тела, но потом понял, что предлагать решить столь сложную задачу человеку, не понимающую разницы между потенциалом и напряженностью, это живодерство.

PPS Возможно, вы не догадываетесь про существование в физике понятия "напряженность электростатического поля", и думаете, что я пишу про "напряжение". Нет, это разные понятия, хоть и некоторым интегральным образом связанные. Про напряженность почитайте здесь. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B0%...%BE%D0%BB%D1%8F

[wim]

Вам сколько лет?

Это так важно? Нет, ну если важно, - мне диплом вручал зять Сталина.

Напряженность - это градиент потенциала. Проще говоря, пространственная производная. Нужно ли напоминать, что равенство значений двух функций в одной точке совершенно не означает равенство их производных?

А вот мы по двум точкам и вычислим производную. Значит, берем какую-нить произвольную точку поверхности, например, пресловутое острие иглы и смещаемся от нее на малое расстояние. Если я правильно понял, Вы молчаливо признаете отсутствие разности потенциалов между любыми точками металлической поверхности. Поскольку расстояние между точками ненулевое, нулевая разность потенциалов между ними означает, что градиент потенциала между ними равен нулю. Т.е. напряженность поля между этими двумя точками не меняется. Обойдя таким образом всю поверхность, мы убедимся, что градиент потенциала везде нулевой, стало быть напряженнность поля на поверхности - константа.
Кстати, Вы зря уходите от поверхности ("напряженность поля вблизи поверхности"). Поверхность тоже при делах, вот под ней напряженность нулевая, а на поверхности самая что ни на есть напряженистая.

... почитайте ...

Вики - это для продвинутых школьников. Предпочитаю проверенного Яворского, Детлафа.

[Oldring]

Это так важно? Нет, ну если важно, - мне диплом вручал зять Сталина.

Думал что не особо, но про то время не знаю. Может быть тогда действительно физику в школе слабо преподавали? По крайней мере Элементарного учебника школьной физики Ландсберга кажется еще не было http://www.internet-biblioteka.ru/246-land...nik-fiziki.html

А вот мы по двум точкам и вычислим производную. Значит, берем какую-нить произвольную точку поверхности, например, пресловутое острие иглы и смещаемся от нее на малое расстояние. Если я правильно понял, Вы молчаливо признаете отсутствие разности потенциалов между любыми точками металлической поверхности.

Правильно. Напряженность поля вблизи поверхности перпендикулярна поверхности. Поэтому интеграл от неё вдоль любой кривой вдоль поверхности равен нулю. Но это не мешает этой перпендикулярной напряженности быть разной, не только величине, но и по знаку.

В модели поверхностного заряда объемная плотность этого самого заряда оказывается бесконечной, поэтому рассматривать напряженность поля в точках самой поверхности в данной модели невозможно. К счастью, уравнения Максвелла позволяют пользоваться интегральной формой, рассматривая слои непосредственно над и под поверхностью.

PS По двум близким точкам на поверхности можно оценить только производную вдоль кривой, лежащей на поверхности.