Каким будет стационарное распределение заряда данной конфигурации - батарея по сравнению с конденсатором

Я пытался выяснить, каким должно быть распределение заряда по сферическому проводнику радиуса R (на рисунке ниже) в следующих двух конфигурациях:введите описание изображения здесь

Предположения

длина провода (l), соединяющего батарею (конденсатор) со сферическим проводником, очень и очень длинная, провод и батарея идеальны, и начальный заряд на сферическом проводнике равен нулю (до замыкания переключателя)

1. В первом случае к сферическому проводнику подключен только один конец заряженного конденсатора.

2. во втором случае только одна пластина батареи соединена со сферическим проводником

В первом случае (конденсатор)

как только переключатель замыкается, распределение зарядов начинается до тех пор, пока (сфера + пластина конденсатора) не станет эквипотенциальной, и это распределение вызовет новую разность потенциалов между пластинами!

Но когда мы применяем ту же логику для второго случая (батарея) - аналогично предыдущему, между пластинами будет новая разность потенциалов, но это противоречит тому факту, что разность потенциалов между пластинами идеальной батареи постоянна.

С другой стороны, если мы сохраняем разность напряжений между пластинами батареи постоянной, это означает, что не будет распределения заряда, даже если мы замкнем переключатель, но не противоречит ли это снова тому факту, что проводник, подключенный к одному и тому же проводу, должен быть на постоянный потенциал (если ток равен нулю)?

Может ли кто-нибудь предположить, как будет происходить распределение в обоих случаях в устойчивом состоянии?

Вы предполагаете, что эти устройства находятся где-то в открытом космосе? Или рядом с большой планетой, такой как Земля?
@user69795 user69795 для простоты предположим, что эта система не взаимодействует ни с чем другим (Земля или любой другой проводник).
В тот момент, когда переключатель подключен, будет протекать небольшой ток, чтобы привести теперь подключенные части к одному и тому же потенциалу, если предположить, что они еще не были на этом потенциале с самого начала. То, как будет распределяться заряд, выше моего уровня мастерства, но я вижу две вещи: если вы снова отключите переключатель после того, как доведете объект до потенциала, при условии, что он будет достаточно хорошо изолирован, он сохранит некоторое количество заряда, чтобы оставаться на месте. этот потенциал из-за его паразитной емкости (это не конденсатор, поэтому вся его емкость является паразитной).
Это может указывать на незначительное распределение заряда к поверхности объекта и в направлении любого соединения обратно к + источника, что не учитывается в вашем примере.

Ответы (1)

Аккумулятор производит столько заряда, сколько ему нужно, используя химию, чтобы поддерживать потенциал пластины одинаковым: вы можете сказать, что «напряжение сохраняется». В случае с конденсатором заряд сохраняется, а напряжение нет.

Таким образом, когда переключатель замкнут, заряд остается прежним, а напряжение меньше в случае конденсатора. В случае с аккумулятором производится больше заряда, а напряжение остается прежним.

Но как выглядит окончательное распределение по сферическому проводнику в обоих случаях?
Представьте себе электрическое поле в конечном состоянии. Большая часть отрицательного заряда будет находиться на параллельной пластине. На сфере будет очень мало, но некоторое количество отрицательного заряда (из-за краевого поля, огибающего пластину). Распределение будет одинаковым в обоих случаях. В корпусе батареи будет больше заряда и более высокое напряжение между плюсом и минусом. Чтобы найти точное распределение заряда, вам нужно использовать программное обеспечение для имитационного моделирования, чтобы найти точную форму электрического поля конденсатора очень забавной формы, который вы построили из пластин и сферы.
спасибо за ответ, можем ли мы зарядить проводник с помощью батареи, подключив проводник только к одной пластине, или этот метод не подходит для зарядки?
Сделайте конденсатор со сферой в качестве одного электрода. Например, сделать конденсатор 10 пф. Подсоедините к конденсатору батарейку на 1 вольт. Теперь удалите батарею и другой электрод конденсатора. У вас осталась сфера с зарядом 10 пикокулонов.
Каким будет стационарное распределение заряда данной конфигурации - батарея по сравнению с конденсатором
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v