Работа, совершаемая батареей на конденсаторе

Работа, совершаемая батареей над конденсатором, равна QV/2, где V — конечный потенциал на обкладках конденсатора, а Q — заряд. Я знаю, что заряд Q, который накапливается в конденсаторе, поступает от соединительных проводов. Однако, поскольку
положительный заряд на одной пластине уменьшается (при условии обычного потока) и увеличивается на другой, удобно предположить, что заряд переходит непосредственно с одной пластины на другую, поскольку это упрощает расчетную работу над зарядами.

Если мы скажем, что некоторый заряд Q покинул одну пластину (назовем эти носители заряда набором А), а некоторый заряд Q оказался на другой пластине (пусть это будет В). Теперь, поскольку нет необходимости, чтобы А прошел через батарею, пусть мы назовем заряд Q, который прошел через батарею C. Если батарея не совершала работу на A или B, почему мы говорим, что энергия, запасенная в конденсаторе, поступает от РАБОТЫ, проделанной батареей при переносе зарядов с одной пластины на другую? другой.

По словам моего профессора, эту работу, совершаемую батареей, можно считать выполненной на одних и тех же зарядах, поскольку электрическое поле консервативно и зависит только от начального и конечного состояний системы.

Я предположил, что заряды A, B и C имеют одинаковую величину. Я знаю, что различие между обвинениями бессмысленно, но я сделал это, чтобы сделать свой вопрос более ясным.

@Фотон Вопрос В "=" С В 2
Форматирование затрудняет чтение вопроса

Ответы (4)

Я знаю, что заряд Q, который накапливается в конденсаторе, поступает от соединительных проводов.

Просто для ясности, заряд не хранится в конденсаторе. Заряд снимается с одной пластины и равное количество доставляется к другой пластине для чистого заряда на каждой. Учитывается суммарный заряд на пластинах, потому что именно он создает электрическое поле между ними.

Однако, поскольку положительный заряд на одной пластине уменьшается (при условии обычного потока) и увеличивается на другой, удобно предположить, что заряд переходит непосредственно от одной пластины к другой, поскольку это упрощает расчетную работу над зарядами.

Заряд не переходит напрямую с одной пластины на другую. Хотя один и тот же заряд, взятый с одной пластины, не обязательно проходит через батарею и доставляется к другой пластине, батарея должна поставлять энергию (совершать работу), чтобы заряд снимался с одной пластины и доставлялся на другую пластину. , как обсуждается далее.

Теперь, поскольку нет необходимости, чтобы А проходил через батарею, назовем заряд Q, прошедший через батарею С. Если батарея не совершала работу над А или В, почему мы говорим, что энергия, запасенная в конденсаторе, поступает из РАБОТА, совершаемая аккумулятором при переносе заряда с одной пластины на другую.

Вместо того, чтобы думать о батарее, перемещающей один и тот же физический заряд с одной пластины на другую, подумайте о батарее, отдельно получающей заряд от одной пластины на одном из своих выводов и доставляющей равное количество заряда на другую пластину с другого ее вывода, и поставляя необходимую энергию (работу) для того, чтобы сделать это.

Аккумулятор должен совершить работу, чтобы передать положительный заряд положительной пластине от ее положительной клеммы против сил отталкивания положительной пластины. И ему нужно совершить работу, чтобы удалить равное количество положительного заряда с отрицательной пластины против сил притяжения отрицательной пластины. Энергия, необходимая для выполнения этой работы, является результатом химических реакций в батарее, преобразующих химическую энергию в электрическую потенциальную энергию, которая накапливается в электрическом поле конденсатора.

Надеюсь это поможет.

Электрическое поле, создаваемое батареей, вытягивает заряд с одной пластины и выталкивает заряд на другую пластину. Но электрическое поле в проводе равно 0, верно? Таким образом, вся работа должна выполняться внутри батареи. Так как же батарея тянет и выталкивает заряды на пластину?
Также заряд получает энергию только после перехода от отрицательной клеммы к положительной клемме аккумулятора. Легко видеть, что некоторая работа должна была быть проделана над зарядом, когда его ПРИТЯГИВАЛИ к пластине конденсатора. Но как над ним была проделана работа по ВЫТЯГИВАНИЮ его из отрицательной пластины. Равна ли работа, совершаемая полем, создаваемым батареей, работе, совершаемой батареей? (См. мой комментарий к ответу Фотона для лучшего объяснения моих сомнений)
@AdityaAhuja Что вы не понимаете в этих ответах (ВСЕХ)? Они очень хорошо отвечают на ваш вопрос. Работа совершается, когда заряды перемещаются полем с компонентой направления, параллельной полю. Это определение работы. Вы спрашиваете, почему заряды испытывают силу при воздействии поля? Нет никакой разницы между "толкающими" и "тянущими" зарядами.
@AdityaAhuja Электронное поле внутри провода НЕ равно нулю.
@Bill NI учили, что работа выполняется батареей при некотором заряде, когда она проходит через нее. Я знаю, что заряд на отрицательной пластине извлекается силой за счет электрического поля, создаваемого батареей. Но утверждение, что работа, совершаемая над этим зарядом электрическим полем, эквивалентна работе, совершаемой батареей, меня смущает. Я не могу понять, как потеря химической энергии батареи преобразуется в работу, выполняемую при заряде в совершенно другой части цепи.
@Билл Н Осторожно! Кроличья нора впереди!
@BobD Да... пора остановиться. Я вижу руки над глазами.

Есть два способа думать об этом.

  1. Работа над конденсатором не совершается. Это делается на носителях заряда, которые прижимаются к одной пластине конденсатора и отрываются от другой пластины.

  2. Работа совершается для создания электрического поля между обкладками конденсатора, и в электрическом поле запасается энергия.

Возможно, ситуация станет более понятной, если рассмотреть 2-ю версию.

Даже если батарея не работала на тех носителях A, которые были прижаты к одной из пластин конденсатора, она работала на некоторых носителях в проводе рядом с клеммой, которые работали на некоторых других носителях вдоль провода, и так далее. пока те носители в группе Aне были вытеснены на тарелку.

Точно так же, когда я нажимаю на педаль тормоза в своей машине, я накачиваю немного гидравлической жидкости в шланг, который толкает другую жидкость по тормозным магистралям, что заставляет тормозные колодки двигаться против диска или барабана. Несмотря на то, что моя нога не взаимодействовала напрямую с молекулами тормозной жидкости, которые фактически двигали колодки, мы все же можем сказать (в общем), что я работал над колодками, чтобы двигать их.

перенос некоторого заряда от отрицательной клеммы аккумулятора к положительной клемме требует энергии. Эта энергия исходит от химических реакций в батарее. Энергия, потерянная батареей, отдается заряду, прошедшему через батарею. Теперь давайте рассмотрим, как некоторый заряд снимается с отрицательной пластины конденсатора. Каким образом этот заряд расходует часть энергии, переданной совершенно другому заряду?

Энергия передается от батареи к конденсатору. Работу определяют как передачу энергии. Следовательно, батарея действительно работает на конденсаторе.

Но КАК передается эта энергия?

Если чистый заряд на тарелке 0 , не требуется никаких усилий для перемещения начального заряда на эту пластину, поэтому выполненная работа равна 0 .

После того, как вы переместили некоторый заряд на пластину, этот избыточный заряд на пластине препятствует дальнейшему перемещению нового заряда, поэтому вы должны совершить положительную работу, чтобы преодолеть это сопротивление.

В цепи аккумулятору удается переносить заряд с одной пластины на другую. Это означает, что батарея совершает положительную работу против электрического поля за счет существующего чистого заряда на пластине.

Как эта батарея работает на зарядах, которые не прошли через батарею. Меня учили, что батарея работает только при зарядах, пересекающих батарею. Затем эти заряды теряют эту энергию при движении по цепи.
Работа, совершаемая батареей на конденсаторе
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v