מוליך המוכנס לתוך קבל

מנהל: gedalin

שלח תגובה
Zizo1
הודעות: 51
הצטרף: 14:51 12/10/2010

מוליך המוכנס לתוך קבל

שליחה על ידי Zizo1 » 14:44 23/06/2011

כמו בעבודה 6, שאלה 5. אם נכניס חומר מוליך לתוך הקבל, בתוך המוליך אין שדה חשמלי כך שהוא משנה את הקיבול.
אם מחשבים את ההבדל באנרגיית הקבל לפני ההכנסה של המוליך ואחרי מגלים אנרגיה שלילית, כלומר שהקבל נמשך פנימה.
אני לא מצליח להבין מהי הסיבה לכוח שפעל עליו. הכיוון של הכוח ניצב לשדה החשמלי של הקבל, כך שלא יכול להיות שזה כוח אלקטרוסטטי.
מהי הסיבה לכוח הזה?
אולי ניתן להסביר את זה ע"י זה שיש זרימה של אלקטרונים בתוך המוליך בכיוון השדה ומאחר והשדה החשמלי בקבל משתנה אז קיים גם שדה מגנטי?
או שההסבר הרבה יותר פשוט... :?

shaiwis
הודעות: 42
הצטרף: 23:16 13/10/2010

Re: מוליך המוכנס לתוך קבל

שליחה על ידי shaiwis » 19:47 23/06/2011

גם אני נתקלתי בזה, והייתי שמח לדעת את התשובה

lublinm
הודעות: 49
הצטרף: 23:26 22/02/2010

Re: מוליך המוכנס לתוך קבל

שליחה על ידי lublinm » 22:40 23/06/2011

You are asking a very good question. Let's think of the situation when the conductor is only partially inserted
inside the capacitor. Will the electric field in such case be orthogonal to the plates as in usual capacitor?
The answer is no. There must be an edge effect near the narrow side of the conductor. Near this side the
field must be orthogonal to the surface of the conductor and that is precisely the direction of the force.

Another way to think of it is to look at charge distributions on the plates and induced charges on the
conductor's surface. Sorry, I wish I could provide you with a picture, but it looks too complicated through this interface. Suppose one plate of the capacitor is positively charged. Then the nearest surface of the
conductor will get an induced charge, which is negative. These negative charges will be pulled by
the positive charges on the capacitor's plate from the region unfilled by the conductor.

bigbang
הודעות: 455
הצטרף: 20:21 12/10/2010

Re: מוליך המוכנס לתוך קבל

שליחה על ידי bigbang » 14:38 26/06/2011

שאלה נוספת הקשורה לנושא - כאשר מכניסים חומר לקבל/סליל ורוצים לחשב את הכח שפועל עליו, בזמן שמופעל מתח חיצוני. מקבלים תמיד, בדיוק את אותה התוצאה, גם ללא מקור חיצוני. בחישוב רואים שהעבודה של הכא"מ היא פי-2 משינוי האנרגיה (עד כדי סימן), וסה"כ מגיעים לאותה תוצאה. האם יש משהו עמוק מאחורי העניין, או שזה פשוט יוצא כך?

תודה.

gedalin
הודעות: 1534
הצטרף: 18:16 12/04/2007

Re: מוליך המוכנס לתוך קבל

שליחה על ידי gedalin » 17:18 29/06/2011

כן, יש משהו עמוק יותר. תחשוב על מבנה של אנרגיה ועבודה, למשל, לקבל: מה ההבדל בין מטען ומתח ? איך הם נכנסים לביטוי של עבודה אינפיניטזימלית ?  

bigbang
הודעות: 455
הצטרף: 20:21 12/10/2010

Re: מוליך המוכנס לתוך קבל

שליחה על ידי bigbang » 18:19 29/06/2011

לא לגמרי עוקב...
עבודה אינפי' על מנת לטעון קבל היא \(dw=V(t)dq=Q(t)dq/C\), כלומר עד כדי קבוע מדובר באותו הקשר. לא רואה אבל איך זה מתקשר לשאלתי...

gedalin
הודעות: 1534
הצטרף: 18:16 12/04/2007

Re: מוליך המוכנס לתוך קבל

שליחה על ידי gedalin » 15:20 12/07/2011

את אנרגית הקבל אתה מוצא באמצעות תעינה כאשר הקיבול קבוע, לכן
\(U=\frac{1}{2}qV, q=Cv\)
אם מתחילים לשנות את הקיבול אז האנרגיה משתנה:
\(dU=\frac{1}{2}Vdq + \frac{1}{2} qdV=dW_{el}+dW_{ext}\)
כאשר עבודת כא"מ הינה
\(dW_{el}=Vdq\)
ו
\(dW_{ext}=\frac{1}{2} qdV-\frac{1}{2}Vdq\)
הינה עבודה חיצונית.
אם \(dq=0\) אז כא"מ לא עושה עבודה. אם \(dV=0\) אז \(dW_{el}=-2dW_{ext}\)
כל זה בגלל שהאנרגיה הינה מכפלה של שני פרמטרים, אחד "פנימי" (מטען - לא משתנה אם הקבל לא מחובר למקור חיצוני) ואחד "חיצוני" (מתח - לא מתשנה אם הקבל מחובר למקור חיצוני קבוע) ושני הפרמטרים קשורים באופן ליניארי כאשר המקדם (קיבול) לא תלוי באף אחד מהם אלא בפרמטרים אחרים.
מה המצב במקרה של סליל ? מה משחק תפקיד של מטען ? מתח ? קיבול ?

שלח תגובה

חזור אל “- פיסיקה 2 לסטודנטים של פיסיקה”