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.
[1261] Zilberbach2015-10-14 09:13:34

Be kell látnom, a [1254] írásom sem jó válasz Feril kérdésére. Ferillel együtt, azonban továbbra is kételkedem abban, hogy a kondenzátor "eltűnt" energiája nagyrészt, vagy teljes egészében hővé alakul a vezeték ellenállásán. Természetesen az energia egy csekély részével ez megtörténik. Ha utána gondolsz beláthatod, hogy az általad az előzőekben leírt rezgőkör magyarázat sem működik. Túl kicsi a vezeték induktivitása a kondenzátor kapacitásához képest. Ezért a föltöltött kondenzátor elektronokban gazdag lemezéről csak addig áramlanak át elektronok a föltöltetlen kondenzátor vele összehuzalozott lemezére, amíg azonos potenciálra kerülnek, és akkor a folyamat azonnal leáll. Ezért szerintem továbbra is rejtély: hová lesz az energia.

Előzmény: [1260] Pej Nyihamér, 2015-10-14 07:07:16
[1260] Pej Nyihamér2015-10-14 07:07:16

Az eredeti kérdés az volt a [1242]-ben, hogy "hova távozik el az energia". Feril ugyanis kételkedett abban, hogy hővé alakul.

Te pedig azt állítottad, hogy amit írtam, a "válaszaim ... félrevisznek az igazi választól".

Tehát, a [1254] hogyan válaszolja meg a kérdést? Mi az "igazi" válasz? Hova távozik el a kondenzátorok energiájának egy része?

Előzmény: [1259] Zilberbach, 2015-10-13 23:09:48
[1259] Zilberbach2015-10-13 23:09:48

Szerintem a jelen esetben lényegtelen. A lényeg az, hogy a fél magasságra leengedett súly helyzeti energiája a felére csökken. Szerinted miért fontos a fékezési munka ezzel az állítással kapcsolatban?

Előzmény: [1258] Pej Nyihamér, 2015-10-13 21:26:06
[1258] Pej Nyihamér2015-10-13 21:26:06

Szerinted a fékezési munka egy lényegtelen részlet?

Előzmény: [1257] Zilberbach, 2015-10-13 19:45:31
[1257] Zilberbach2015-10-13 19:45:31

Valóban, kissé pongyolán fogalmaztam. Mondom akkor így: A 2m magasról 1m magasra leengedett test helyzeti energiája a felére csökkent, mert a nehézségi erő munkát végzett, miközben a test 2m magasról 1m-rel lejjebb került. Így pontosabb, de bonyolultabb egy kicsit. Hogy a leengedés közben folyamatosan, vagy a végén hirtelen fékezzük le, az teljesen mindegy: mivel fele olyan magasra került, a helyzeti energiája a felére csökkent - én csak ezt állítottam, és nem tértem ki a lényegtelen részletekre.

Előzmény: [1256] Pej Nyihamér, 2015-10-13 18:04:36
[1256] Pej Nyihamér2015-10-13 18:04:36

Az energia nem végez munkát, de ez csak a kisebbik baj.

Amikor azt mondod, hogy "engedjük le", az azt sugallja, hogy a súlyt esés közben fékezzük. Így a gravitációs erő mellett van egy fékező erő is. A gravitációs mező és a fékező rendszer (ami bármi lehet, rugó, másik test, amit felemelünk, súrlódás stb.) is munkát végez, az összenergiájuk állandó.

Ha nincs fékező erő, vagyis a súly szabadon esik, akkor a munkatétel szerint az esés után éppen akkora mozgási energiája lesz, mint amennyivel csökkent a helyzeti energiája. Az esés után tehát a súly mozogni fog; ha pedig mondjuk egy rugalmatlan ütközés során elveszti a sebességét és ezzel a mozgási energiáját, akkor ez az energia rendezetlenül szétszóródik a környezet része(cské)i között, vagyis hővé alakul.

Előzmény: [1254] Zilberbach, 2015-10-13 08:58:02
[1255] Zilberbach2015-10-13 10:15:50

Bocsánat, nem voltam igazán szabatos: 1m úton mozgatta az 1kg tömegű súlyt. Fiatalabbak kedvéért: régebben elterjedtek voltak az 1 kg tömegű öntöttvasból gyártott súlyok, az egyenlő-karú emelő elvén működő mérlegekhez használták. Ilyen 1kg-os súlyra gondoltam.

Előzmény: [1254] Zilberbach, 2015-10-13 08:58:02
[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

  [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]