Középiskolai Matematikai és Fizikai Lapok
Informatika rovattal
Kiadja a MATFUND Alapítvány
Már regisztráltál?
Új vendég vagy?

Fórum: Fizikások válaszoljanak

  [1]    [2]    [3]    [4]    [5]    [6]    [7]    [8]    [9]    [10]    [11]    [12]    [13]    [14]    [15]    [16]    [17]    [18]    [19]    [20]    [21]    [22]    [23]    [24]    [25]    [26]    [27]    [28]    [29]    [30]    [31]    [32]    [33]    [34]    [35]    [36]    [37]    [38]    [39]    [40]    [41]    [42]    [43]    [44]    [45]    [46]    [47]    [48]    [49]    [50]    [51]    [52]    [53]    [54]    [55]  

Szeretnél hozzászólni? Jelentkezz be.
[1254] Zilberbach2015-10-13 08:58:02

Feril kérdése teljesen jogos. Pej Nyihamér válaszai - bár nagyrészt igaz, amit ír - mégis félrevisznek az igazi választól. Megpróbálom egy mechanikából vett példával megvilágítani, hogy miért. Függesszünk föl egy 1 kg-os súlyt 2m magasan, majd engedjük le 1m magasságra. Hová lett a helyzeti energia fele? Munkát végzett, 1m úton mozgatta az 1kg súlyt. Ha egy föltöltött kondenzátorhoz párhuzamosan kapcsolunk egy másikat - ami nincs föltöltve - akkor megtörténik jónéhány elektron átmozgatása a kondenzátorok lemezei között, ami munkavégzést jelent. A látszólag eltűnt energia erre fordítódott. A való világban természetesen aztán bejön a vezeték ellenállása, elektromágneses rezgések keletkezése - de nem ez a válasz Feril kérdésére.

Előzmény: [1253] Pej Nyihamér, 2015-10-12 16:22:24
[1253] Pej Nyihamér2015-10-12 16:22:24

Tökéletes szupravezetés esetén, ha nem lenne veszteség a sugárzás miatt, akkor a rendszer tényleg a végtelenségig rezegne.

Abban, amit számoltam, feltételeztük, hogy a töltések már kiegyenlítődtek, és csak az energiaveszteség nagyságát számoltuk ki. Azt nem ellenőriztük, hogy az ohmikus ellenállás miatt tényleg annyi hő keletkezik-e, mint amennyi eltávozott.

Tehát, ha a kezdeti töltések &tex;\displaystyle Q_0&xet; és &tex;\displaystyle 0&xet;, és egy későbbi &tex;\displaystyle t&xet; pillanatban &tex;\displaystyle Q&xet; töltés már átvándorolt a második kondenzátorra, a töltések tehát &tex;\displaystyle Q_0-Q(t)&xet; és &tex;\displaystyle Q(t)&xet;, a továbbá elhanyagoljuk az önindukciót, akkor:

-- a két kondenzátor energiája &tex;\displaystyle E=\frac{(Q_0-Q)^2}{2C_1}+\frac{Q^2}{2C_2}&xet;;

-- a két kondenzátor közötti feszültség &tex;\displaystyle U=\frac{Q_0-Q}{C_1}-\frac{Q}{C_2}&xet;;

-- az áramerősség &tex;\displaystyle Q'=I&xet; (az Ohm-törvényből is kifejezhetnénk, de nem lesz rá szükség);

-- az ohmikus ellenállás által leadott teljesítmény &tex;\displaystyle P=UI=\left(\frac{Q_0-Q}{C_1}-\frac{Q}{C_2}\right)Q'&xet;.

Azt kell ellenőrizni, hogy &tex;\displaystyle E'+P=0&xet;, vagyis egységnyi idő allatt pont annyival csökken a kondenzátorok energiája, mint amennyi hőt az ellenállás lead. Íme:

&tex;\displaystyle E'+P = \left(\frac{(Q_0-Q)^2}{2C_1}+\frac{Q(t)^2}{2C_2}\right)' +\left(\frac{Q_0-Q}{C_1}-\frac{Q}{C_2}\right)Q'= &xet;

&tex;\displaystyle = \frac{-2(Q_0-Q)Q'}{2C_1}+\frac{2QQ'}{2C_2}+ \left(\frac{Q_0-Q}{C_1}-\frac{Q}{C_2}\right) Q' = 0. &xet;

Előzmény: [1251] Sinobi, 2015-10-11 22:33:25
[1252] Pej Nyihamér2015-10-12 15:37:49

(Nem véletlenül beszélünk látható és nem látható fényről...)

"Szóval szerinted a nagy áramerrőség miatt nem elhanyagolható a vezeték ellenállása..."

Nem. Nem értetted meg, amit írtam. A vezeték ellenállását akkor lehetne elhanyagolni, ha lenne a körben egy még nagyobb ellenállás vagy egy teljesen más hatás, ami mellett a vezeték ellállása eltörpül. De nincs, tehát számolni kell vele.

* * *

Az szupravezetős kérdésre már válaszoltam.

A hőveszteség mellett van egy másikfajta energiaveszteség is, az elektromágneses sugárzás. A kondenzátor és a vezeték együttvéve egy soros &tex;\displaystyle RLC&xet;-körnek is tekinthető, csak az &tex;\displaystyle L&xet; indukció borzasztó kicsi. Az önindukció miatt a folyamat nem áll le a töltések kiegyenlítődésekor, a rendszer átbillen egy ellenkező irányú állapotba, és a két irány között rezeg. Ha van ohmikus ellenállás, akkor a csillapítás miatt az átbillenés annyira pici, hogy nem érdemes folgalkozni vele.

Szupravezetés esetén viszont nincs ohmikus ellenállás, nincs melegedés, amihez képest a sugárzással elvesztett energia elhanyagolható lenne. Ilyenkor sem "plusz töltés" lesz a rendszerben, hanem plusz mágneses mező.

Előzmény: [1250] Feril, 2015-10-11 21:54:06
[1251] Sinobi2015-10-11 22:33:25

Engem az zavar, hogy ezek a képletek (kondenzátor feltöltődése, áram ide-oda vándorlása 0 ellenállású vezetőn) teljesen úgy néznek ki, mintha reverzibilis dolgokról szólnának.

Például számolsz valamit képletekkel, amelyek közül egyikben sem szerepel Ohmikus ellenállásból fakadó veszteség. Majd azt mondod, hogy ezekből levezettél valamit, amiben az megjelenik és az a fő tényező? *fejvakarcs*

(ezt a problémát tanultam én is, de már elfelejtettem azóta a feloldását)

Előzmény: [1249] Pej Nyihamér, 2015-10-11 20:56:53
[1250] Feril2015-10-11 21:54:06

A feladatban ami miatt kérdezem még különböző kapacitású kondenzátorok voltak azonban én már azonos kapacitású kondenzátorokkal számoltam ahol 50

(a fénynek inkább a látható spektrumu elektromágneses hullámokat nevezük úgy hogy ezt inkább hanyagoljuk most)

Szóval szerinted a nagy áramerrőség miatt nem elhanyagolható a vezeték ellenállása és teljesen lényegtelen hogy milyen az tulajdonságú a vezeték ha a két kondenzátor ugyan olyan kapacitású akkor a veszteség az eredeti energia 50

Ha ohmos ellenállás miatt kelletkezik a hő akkor szupra vezetővel ezt az energia veszteséget ki lehet akkor küszöbölni? Mert ha igen akkor a rendszerbe vagy plusz töltések kerülnek be vagy a Q,C,U-s képletek (Q=C*U , C=Q/U és U=Q/C képletekre gondolok) már nem lesznek érvényesek.

[1249] Pej Nyihamér2015-10-11 20:56:53

Az 50 százaléktól való eltérés nem az ellenállás miatt van, hanem azért, mert, mint írtad, a két kondenzátor különböző kapacitású. Ha ha a két kapacitás &tex;\displaystyle C_1&xet; és &tex;\displaystyle C_2&xet;, akkor a két párhuzamosan összekötött kondnezátor eredő kapacitása &tex;\displaystyle C_1+C_2&xet;. Ha az összes töltés &tex;\displaystyle Q&xet;, akkor a kondenzátorok energiája kezdetben &tex;\displaystyle \frac{Q^2}{2C_1}+0&xet;, a kiegyenlítődés után pedig &tex;\displaystyle \frac{Q^2}{2(C_1+C_2)}&xet;. Az arány nem &tex;\displaystyle \frac12&xet;, hanem &tex;\displaystyle \frac{C_1}{C_1+C_2}&xet;.

A fő energiaveszteség az ohmikus ellenállás miatt keletkező hő. Az ellenállás befolyásolja az áramerősséget és a kiegyenlítődés sebességét, de az az energiaveszteség nagysága nem függ az ellenállástól; az ellenállással fordítottan arányos az áramerősség, a kiegyenlítődés közben leadott teljesítnény, de egyenesen arányos vele a szükséges idő.

Mindenféle elhanyagolás csak relatív lehet; akkor lehet valamilyen hatást elhanyagolni, ha van valamilyen még erősebb, még nagyobb hatás. A jelen esetben nincs értelme a "vezeték elhanyagolható ellenállásáról" beszélni. Ezzel szemben lehet beszélni a kiegyenlődés közben kibocsátott elektromágneses sugárzással (ha tetszik, fénykibocsátással) vesztett energia elhanyagolásáról, mert a melegedéssel elvesztett energia sok-sok nagyságrenddel nagyobb.

Előzmény: [1248] Feril, 2015-10-10 19:45:32
[1248] Feril2015-10-10 19:45:32

"Tehát tudsz még hihetőbb választ?" Nem. De ha a vezeték elhanyagolható ellenállását figyelembe veszük akkor se pont 50%-os energia veszteség lenne. Főleg mert a vezeték ellenállása sok mindentől függ.

[1247] Pej Nyihamér2015-10-10 16:37:27

"... ez számomra nem a leghihetőbb."

Tehát tudsz még hihetőbb választ?

Az összenergia előtt számold ki a tölések eloszlását a két kondenzátoron. Nem fele.

Ha a nagyon kis ellenállású esetekkel akarsz játszani, akkor azt is figyelembe kell venned, hogy a kondenzátor(ok)nak a vezetékekkel együtt (mágneses) önindukciója is van; ha akarjuk, a rendszer egy csillapított (tökéletes szupravezetés esetén csillapítatlan) rezgőkör. Nem csak melegedés, hanem elektromágneses hullámok formájában is távozik energia.

Előzmény: [1242] Feril, 2015-09-25 22:44:38
[1246] Feril2015-10-10 14:37:12

Nem látta senki a kérdést vagy nem tudtok rá válaszolni? vagy most mi történt? Ha kvantumgravitációs kérdést tettem volna fel arra hamarabb és több választ kaptam volna.

[1245] Feril2015-10-04 15:16:56

Ha az energia a vezeték ellenállása miatt tünik le a rendszerből nem kéne az energia veszteséget befolyásolnia a vezeték tulajdonságainak? (hossz, keresztmetszet, anyag)

Ha a vezeték ellenállására megy el az energia akkor ha nem lenne ellenállás akkor összekapcsolás után úgy változna a feszültség hogy a két kondenzátor energiája összesen az eredeti kondenzátor energiájával egyezne meg.

Tehát a töltések az eredeti töltések számának a fele. A feszültség pedig az eredeti feszültségnél kisebb de az eredeti feszültség felénél nagyobb lesz?

[1244] Feril2015-09-26 11:08:08

Szupra vezetővel ki lehet küszöbölni ezt az energia veszteséget?

[1243] Feril2015-09-25 23:40:09

Ha csak a kapcsolás elötti töltött kondenzátort kisütjük 1 fogyasztón , és ha a kapcsolás utáni állapotott is kisütjük (sorosan és párhuzamosan(nem egyszere külön külön tehát 3 féle esetet vizsgálva)) egy fogyasztón ami legyen most egy motor akkor a menyiben, miben fog eltérni a motor elfordulása a 3 esetben?

Kisütésnél menyivel különböznek az értékek?

[1242] Feril2015-09-25 22:44:38

Hello. Fizika órán került elő ez a feladat. A helyes válasz meg van csak az indoklást nem tudom.

" Kérdés:Különböző kapacitású föltöltött és töltetlen kondenzátor lemezeit összekapcsoljuk. Válasz:A feltöltött kondenzátor kezdeti energiájának egy része eltávozik a rendszerből. "

Hova távozik el az energia? Olvastam olyat hogy hővéalakúl a vezeték ellenálásától függetlenül. De ez számomra nem a leghihetőbb.

Ebben az esetben a 2 kondenzátor energiája fele lesz a még össze nem kapcsolt töltött kondenzátor energiájának?

[1241] Zilberbach2015-08-18 09:15:00

Gondolj egy nyugalomban lévő föltöltött kondenzátorra.

Ha a fegyverzetei között lévő szigetelő lapot kicseréljük fémlapra, a kondenzátor azonnal kisül.

Előzmény: [1240] Sinobi, 2015-08-17 12:39:07
[1240] Sinobi2015-08-17 12:39:07

Pontosan. Egy beállt statikus rendszerben már nincs jelentősége, hogy vezeték van-e a tér adott pontján, vagy szigetelő. (egyik Maxwell-egyenlet sem vonatkozik erre)

Előzmény: [1239] NA, 2015-08-14 22:37:59
[1239] NA2015-08-14 22:37:59

Ha a kép jobb oldalán lévő esetben a vezetéket elvágjuk akkor az árnyékoló hatás továbbra is meg marad?

http://vili.pmmf.hu/jegyzet/elektrom/Image473.gif

[1238] NA2015-07-20 16:14:59

Hello. Arra vagyok kíváncsi hogy ha egy fémburkon kívűl és belül is van töltés és a fémburkot leföldeljük akkor kialakul-e árnyékolás és hogy milyen a töltés megoszlás a fémburokban?

[1237] Loiscenter2015-06-22 23:39:15

Köszönöm szépen a segitségedet. Ha az egyik bogár lesz az origó, akkor a rasiranyuló bogar mozgása egyenletesen egyenes. De bizonytalan vagyok a grafika kapcsolataban !

Előzmény: [1236] w, 2015-06-21 13:59:49
[1236] w2015-06-21 13:59:49

A feladat eléggé egyszerű és nagyon szép, érdemes egyedül rájönni, de ha segítség érdekel: mit csinál az A bogár a B bogárhoz képest?

(Ugyanez a feladat egyébként Gnädig-Honyek-Vigh: 333 furfangos feladat könyvének 4. feladata, csak szabályos háromszögre. Ott a megoldásban megadják a bogarak/rakéták/csigák pályáját is.)

Előzmény: [1235] Loiscenter, 2015-06-21 13:42:10
[1235] Loiscenter2015-06-21 13:42:10

Segitsetek a következö feladatot a gimnaziumi feltkészültség szinten:

Negy bogar (A, B, C es D) all egy 10 cm oldalhosszusagu negyzet egy-egy sarkaban. Egyszerre megindulnak: A bogar B fele maszik, B bogar C fele, C bogar D fele, es D bogar A fele. Mind a negyen allando es egyforma sebesseggel masznak,minden időpillanatban a masik bogar fele. (Nem az eredeti, hanem az aktualis helye fele!) Milyen palyat irnak mozgasuk soran? Mekkora utat tesznek meg fejenkent, mire - a kiindulasi negyzet kozeppontjaban - talalkoznak?

[1234] Bátki Zsolt2015-04-21 22:04:36

Ezt most vettem észre:

A százforintos érmét vonzza a mágnes. A másodikat, ha hozzáillesztem már nem. Próbáljátok ki. Kérdés, miért nem? (Ui: nem tudom)

[1233] marcius82015-04-21 17:37:17

Akár vákuummal töltött tartályt is el tudok képzelni...., Csak akkor a földi légnyomás beroppantaná ezeknek az izé-bizéknek az oldalát.... És akkor még nem beszéltünk arról,hogy ezeket a masínákat hogyan kormányozzák. Tényleg, vajon hogyan kormányozzák ezeket a masinákat? Mert ezeken a masinákon egy darab propeller nincs, az tuti!

Előzmény: [1232] HoA, 2015-04-20 15:10:57
[1232] HoA2015-04-20 15:10:57

Re: ilyen hatalmas nagy dög repülőszerkezeteket elég nehéz lenne csak a levegő felhajtóerejével fenntartani

Dehogyis nehéz! Csak még hatalmasabb, mondjuk hidrogénnel töltött tartályra ( ballonra ) kell akasztani. Innen már csak ügyes fényképezés kérdése (de mi az egy amerikai operatőrnek) , hogy a ballon és/vagy a tartókötelek ne legyenek láthatóak a filmen.

Előzmény: [1231] marcius8, 2015-04-20 13:30:36
[1231] marcius82015-04-20 13:30:36

Esetleg olyan megoldás, amelyet mi is meg tudnánk valósítani? Pl. levegő felhajtó erejének felhasználásával, csak ilyen hatalmas nagy dög repülőszerkezeteket elég nehéz lenne csak a levegő felhajtóerejével fenntartani. Vagy pl. propellerekkel? Csak a fimben ezeken a herkentyűkön egy propeller sem látszik. Amúgy az antigravitációs megoldást hogyan tudnánk meghatározni, és egyáltalán mi az antigravitációnak a lényege?

Előzmény: [1230] lorantfy, 2015-04-18 18:03:32
[1230] lorantfy2015-04-18 18:03:32

Antigravitáció. Ezekben a filmekben ez egy megszokott megoldás. :)

Előzmény: [1229] marcius8, 2015-04-18 10:25:22

  [1]    [2]    [3]    [4]    [5]    [6]    [7]    [8]    [9]    [10]    [11]    [12]    [13]    [14]    [15]    [16]    [17]    [18]    [19]    [20]    [21]    [22]    [23]    [24]    [25]    [26]    [27]    [28]    [29]    [30]    [31]    [32]    [33]    [34]    [35]    [36]    [37]    [38]    [39]    [40]    [41]    [42]    [43]    [44]    [45]    [46]    [47]    [48]    [49]    [50]    [51]    [52]    [53]    [54]    [55]