Почему при замыкании цепи создается электрическое поле в проводнике?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
3
3 ответа
Поделиться

Утверждение в вопросе после слова «почему» неправильное. Электрическое поле есть и до замыкания цепи. Просто оно не может гнать заряды по кругу, потому что круга нет. Конечно, после замыкания цепи происходит перемещение зарядов в проводнике, что приводит к изменению электрического поля.

И вообще, есть электрический заряд - есть и электрическое поле.

Владимир Замятинотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
8
-5

Владимир ошибается, а автор вопроса совершенно прав, если речь идет о цепи постоянного тока с питанием от батареи. В разомкнутой электрической цепи нет никакого электрического поля и, даже более того, нет избыточных зарядов на элементах цепи, ни положительных, ни отрицательных. Только при замыкании цепи в батарее начинаются химические реакции, генерирующие заряды и последующее электрическое поле и ток в цепи. 

Это легко проверить. Включите в цепь (+) заряд от одной батареи, а (-) заряд от другой батареи. Если батареи электрически разделены друг от друга, то тока через цепь не будет. То есть клемы (полюсы) не замкнутых в цепь батарей практически нейтральны.

-2
Ответить

Не следует делать заявления по поводу вещей, в которых нет ни малейшего понятия.

Вот так выглядит электрическое поле никуда не подключенной батарейки:

https://i.stack.imgur.com/jkTpO.png

0
Ответить
Ещё 4 комментария

С таким же успехом вы могли сослаться на ваш портрет. Вот ваша картнка. Надписи на ней мои. Дарю.

Смешно выглядят силовые линии от плус полюса батарейки к минус полюсу, при том, что минус полюса так такого нет. Минус батарейки - это весь его (цинковый) корпус. То есть рисунок в вашей ссылке грубая ошибка. Интересно кто автор этой глупости.

0
Ответить

Корпус батарейки покрыт лаком (диэлектриком). То есть, внешняя поверхность не является эквипотенциальной поверхностью. Потенциал постепенно уменьшается от одной контактной площадки к другой. Рисунок правильный.

Если же удалить изолирующее покрытие, то картина электрического поля батарейки будет вот такой:

http://900igr.net/up/datai/139910/0006-006-.png

И не придирайтесь к качеству рисунка (естественно, силовые линии должны втыкаться в поверхность корпуса под прямым углом)

Лучше подумайте вот над этой фразой:.

В разомкнутой электрической цепи нет никакого электрического поля и, даже более того, нет избыточных зарядов на элементах цепи, ни положительных, ни отрицательных.

Ну и над остальными тоже. Вы же учёный(!), то есть такое занятие для вас не должно быть совсем уж незнакомым..

-3
Ответить

В моем комментарии выше уже все написано. Дальше ваше дело - придуриваться или поблагодарить.

0
Ответить

В вашем комментарии выше написана глупость. Я же вам это объяснил и вежливо предложил - подумайте. Или вам нечем?

-2
Ответить
Прокомментировать

Во-первых на этот вопрос нельзя ответить однозначно, так как не понятно о какой конкретно ситуации идет речь, что за проводник, что за поле. Есть куча вариантов, это может быть электрическое поле постоянных токов, квазистатические высокочастотные поля в линиях передачи, эл. поле внутри стенок волновода или вообще эл. поле внутри проводника принимающей антенны. Соответственно ситуации будут разные интерпретации.

Разберем 2 самых *популярных* варианта.

1) Проводники с постоянным током (самый простой вариант, типа цепи состоящей из батарейки пары проводов и лампочки).

Тут не получится описать все нюансы, поэтому просто прямые цитаты из литературы.

Матвеев А.Н, Электричество и магнетизм, раздел называется Постоянный эл. ток, стр. 200

"Таким образом, на поверхности проводника, по которому течет постоянный эл. ток, имеются электрические заряды. Они и являются источниками эл. поля, которое существует в  проводнике и обеспечивает наличие постоянного тока."

Zangwill A. Modern electrodynamics, 9.7.4 The Charges That Produce E=j/σ, стр. 285

"We have identified the EMF as the agent which maintains a steady current in a circuit. But we have not identified the charge which maintains the static electric field E=j/σ. The relevant charge cannot lie inside the wire because ρ=∇·E ∝∇·j=0. Nor can it be associated primarily with the source of EMF. This is so because we can bend the wire at a point far from the EMF and the electric field must rearrange to maintain Ohm’s law with the new geometry. This suggests that the charge which is most important is quite nearby to the bend. In fact, it resides on the surface of the wire. This means that every circuit (indeed every conductor) which carries a steady current produces a static electric field outside of itself."

В обеих этих книгах есть общие соответствующие иллюстрации, можете глянуть.

Также есть объемные заряды на границе сред с разной проводимостью (например интерфейс провод - резистор).

Более подробно на эту тему (с иллюстрациями как именно эти заряды создают нужное эл. поле) можно почитать например в следующих статьях:

a) Voltage and Surface Charges by Hermann Härtel

http://www1.astrophysik.uni-kiel.de/~hhaertel/PUB/Voltage-PdN.pdf

b) A semiquantitative treatment of surface charges in DC circuits by Rainer Muller

https://www.tu-braunschweig.de/Medien-DB/ifdn-physik/ajp000782.pdf

c) Energy transfer in electrical circuits: A qualitative account by Igal Galili and Elisabetta Goihbarg

http://sharif.edu/~aborji/25733/files/Energy%20transfer%20in%20electrical%20circuits.pdf

d) A  unified treatment  of electrostatics and circuits by Bruce A. Sherwood and Ruth W. Chabay

https://matterandinteractions.org/wp-content/uploads/2016/07/circuit.pdf

Вообще у этих авторов есть учебник физики в котором, в том числе, подробно рассматривается данный вопрос.

2) Ну и другой подход / интерпретация, который используется во всяких мутных штуках типа линии передачи или волноводы, когда частота изменения полей высокая. 

Короче *строгое* научное объяснение у того же Матвеева, стр. 424.

Простыми словами, суть в том что электромагнитная волна как бы уже существует / распространяется в диэлектрике между проводниками, некоторая часть электрической компоненты этой волны просто проникает в близлежайшие проводники и возбуждает там токи проводимости (на что, к сожалению тратит часть своей энергии). Интересная особенность при этом в том что эл. поле этой волны в диэлектрике часто перпендикулярно поверхности проводника, а когда проникает в проводник *поворачивается* и становится параллельно поверхности этого самого проводника (что нам и надо, чтобы создать пресловутый ток вдоль провода).

Выглядит примерно так (случай для коаксиального кабеля, часто такой валяется на полу и воткнут в телек):

Это из книги Engineering Electromagnetic Fields and Waves by Johnk, Carl Theodore Adolf.

Также можно глянуть, например тут - http://www.tmr-audio.de/pdf/Hawksford_Essex.pdf

Но вообще тут уже много совершенно упоротых моментов, типа особенностей скин эффекта и лучше это не трогать.

P.S. у меня нету образования в данной области, все что написано, основано на самообучении. Если вам действительно важен данный вопрос, лучше обратиться к реальным специалистам.

1
0
Прокомментировать

Этот ответ написан и доступен на

Этот ответ написан и доступен на Яндекс Кью

Вопрос поставлен не верно.

Любая заряженная частица (частица с уровнем заряда не равным нулю, заряд может быть как отрицательным, так и положительным) обладает вокруг электрическим полем. Не важно стоит она или движется.

А вот уже движущиеся заряженные частица создают электромагнитное поле. Ну а как мы знаем из школьного курса физики. Условия возникновения электрического тока: 1. наличие напряжения, 2. наличие замкнутого контура.

Поэтому: при замыкании цепи возникает электрический ток (не что иное как направленное движение заряженных частиц), а движение зарядов создает электромагнитное поле. Электрическим же полем заряженная частица обладает априори. Даже в состоянии покоя.

Нужно понимать разницу между разными видами полей. Электрическое поле и электромагнитное поле (есть еще магнитное поле) - это разные поля. Каждое со своим набором свойств, но они взаимосвязаны.

0
0
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью