Диэлектрик

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Khrapko
Сообщения: 1963
Зарегистрирован: Ср июн 30, 2010 17:53

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#16   Khrapko » Вт авг 08, 2017 20:57

iachim писал(а):
Вт авг 08, 2017 16:49
К.А.Путилов Курс физики. т.II, Учение об электричестве, М: Гостехтеориздат, 1954 г., глава III Диэлектрики в электрическом поле. параграф 20 Деформация поля диэлектриками
Спасибо. Величину поля внутри диэлектрика К.А. Путилов представляет правильно. Однако, как и десять приведенных мной авторов, Путилов игнорирует проблему поляризационной энергии. Я писал:
"если мы имеем два одинаковых конденсатора с одинаковым электрическим полем Е и, соответственно, с одинаковым напряжением между пластинами, но один из них заполнен диэлектриком, а другой – нет, то энергия заполненного конденсатора будет больше, чем энергия не заполненного. Возникает вопрос, в каком виде содержится эта добавочная энергия в диэлектрике? Является ли она по-прежнему энергией электрического поля, или она имеет другую природу? Мы просмотрели дюжину монографий и учебников [1 – 12], однако только в двух [11, 12] нашли рассуждения, касающиеся энергии поляризации. Авторы остальных книг просто игнорируют этот вопрос, хотя физический механизм, ответственный за возникновение поляризационной энергии, имеет, на наш взгляд, определенное научное и педагогическое значение".
http://khrapkori.wmsite.ru/ftpgetfile.p ... dule=files

Александр НБ
Сообщения: 8
Зарегистрирован: Вт июн 05, 2012 20:32

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#17   Александр НБ » Ср авг 09, 2017 8:03

Khrapko писал(а):
Вт авг 08, 2017 20:57
Я писал:
"если мы имеем два одинаковых конденсатора с одинаковым электрическим полем Е и, соответственно, с одинаковым напряжением между пластинами, но один из них заполнен диэлектриком, а другой – нет, то энергия заполненного конденсатора будет больше, чем энергия не заполненного. Возникает вопрос, в каком виде содержится эта добавочная энергия в диэлектрике? Является ли она по-прежнему энергией электрического поля, или она имеет другую природу?
Как уже писали ранее, усиление поля в сфере - чисто краевой эффект. Увеличивайте радиус кривизны сферы до бесконечности и получите плоскую задачу, где этого нет. Усиление поля по сравнению с "безграничным" диэлектриком за счет краевого эффекта происходит даже в кубике, только в меньшей степени, чем в сфере.
Если говорить о том, где "хранится" энергия в поляризованном диэлектрике, то здесь сложнее.
Самая простая ситуация для неполярных диэлектриков.
В общем случае для поляризации диэлектрика справедливо выражение Alfa_P*E=q*X
где: Alfa_p - величина поляризуемости диэлектрика, E- внешнее поле, q- заряды в молекулах (атомах) диэлектрика.
Во внешнем поле заряды q расходятся на величину X от нейтрального положения без поля. На это тратится часть энергии при поляризации. Вторая часть - стандартная энергия с учетом диэлектрической проницаемости.
Для полярных диэлектриков - тоже самое плюс дополнительные затраты энергии, например на повороты итд.
По любому - энергия в объеме диэлектрика запасается в электрическом поле, только часть в ослабленном макроскопическом (внешнем), а часть в микроскопическом (внутреннем).

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30911
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#18   morozov » Ср авг 09, 2017 10:25

Александр НБ писал(а):
Ср авг 09, 2017 8:03
Как уже писали ранее, усиление поля в сфере - чисто краевой эффект.
Ну наконец!
Khrapko писал(а):
Вт авг 08, 2017 20:57
Я писал:
Подозреваю, что писали не только Вы... Скромнее надо быть.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Khrapko
Сообщения: 1963
Зарегистрирован: Ср июн 30, 2010 17:53

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#19   Khrapko » Ср авг 09, 2017 16:07

Александр НБ писал(а):
Ср авг 09, 2017 8:03
усиление поля в сфере - чисто краевой эффект. Усиление поля по сравнению с "безграничным" диэлектриком за счет краевого эффекта происходит даже в кубике.
Александр ошибается: Диэлектрик всегда ослабляет электрическое поле
Putilov__.jpg
Putilov__.jpg (209.08 КБ) 2764 просмотра
Александр НБ писал(а):
Ср авг 09, 2017 8:03
Во внешнем поле заряды q расходятся на величину X от нейтрального положения без поля. На это тратится часть энергии при поляризации.
Александр (вместе с Морозовым) ошибается. Мы писали:
"Рассуждения об энергии поляризации сводятся к следующему. Дополнительная энергия в диэлектрике затрачивается на удлинение (растяжение) атомов или молекул при их поляризации , поскольку атом рассматривается как пара зарядов разного знака, которые как бы связаны пружинкой. Автор [12] называют эту энергию «энергией пружинок», kx^2/2 , при этом, не выясняя природу этой энергии .
Мы внимательно изучили эту идею и показали ее ошибочность [13,14]. В действительности «энергия пружинок» равна нулю, а избыток энергии заполненного диэлектриком конденсатора возникает исключительно из-за неоднородности электрического поля внутри диэлектрика, вследствие квадратичной зависимости энергии от напряженности поля".
Учение о квазиупругих диполях диэлектрика ошибочно http://khrapkori.wmsite.ru/ftpgetfile.p ... dule=files

iachim
Сообщения: 34
Зарегистрирован: Чт апр 12, 2012 6:38

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#20   iachim » Ср авг 09, 2017 17:38

Хорошо и кратко проблема искажения поля диэлектриком изложена в книге Китайгородский "Введение в физику" в параграфе 96 "Ограниченные диэлектрические тела в электрическом поле"

Khrapko
Сообщения: 1963
Зарегистрирован: Ср июн 30, 2010 17:53

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#21   Khrapko » Ср авг 09, 2017 21:22

iachim писал(а):
Ср авг 09, 2017 17:38
Хорошо и кратко проблема искажения поля диэлектриком изложена в книге Китайгородский "Введение в физику" в параграфе 96 "Ограниченные диэлектрические тела в электрическом поле"
Китайгородский рассказывает об уменьшении электрического поля диэлектриком стандартным образом. Однако он не касается энергии поляризации диэлектрика и просто дает формулу
Kitajigorodskiji.jpg
Kitajigorodskiji.jpg (21.91 КБ) 2759 просмотров
А мы писали http://khrapkori.wmsite.ru/ftpgetfile.p ... dule=files:
"Мы просмотрели дюжину монографий и учебников [1 – 12], однако только в двух [11, 12] нашли рассуждения, касающиеся энергии поляризации. Авторы остальных книг просто игнорируют этот вопрос, хотя физический механизм, ответственный за возникновение поляризационной энергии, имеет, на наш взгляд, определенное научное и педагогическое значение"
Так Путилов и Китайгородский пополняют наш список игнорантов

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30911
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#22   morozov » Ср авг 09, 2017 23:49

Александр ошибается: Диэлектрик всегда ослабляет электрическое поле
Внутри себя и изменять его напряженность снаружи в тут или другую сторону.
а избыток энергии заполненного диэлектриком конденсатора возникает исключительно из-за неоднородности электрического поля внутри диэлектрика, вследствие квадратичной зависимости энергии от напряженности поля
В конечном счете да. Но без смещения эта дополнительная энергия равна нулю....
Конечно можно считать энергию диэлектрика проинтегрировав поля. Как это делал ДжДж Томпсон.
Нелепо заниматься ерундой когда есть простой способ подсчета энергии. Не надо бороться с наукой. Надо просто ее использовать. Энергия системы зарядов считается через потенциалы, легко кстати. Строго это делается в приближении Чарьза Дарвина. (у меня есть оригинальные статьи). см. ЛЛ-2 п.65 (примирено) ...
Хотите быть умным почитайте Стреттона, Зоммерфельда, ЛЛ-8, наконец....
... критиковать Путилова и пр. непродуктивно. Слишком много плохих учебников.
Ваша статья выглядит как обыкновенный подлог. Ваши рассуждения обыкновенный треп. Учите матчасть.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30911
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#23   morozov » Чт авг 10, 2017 0:02

Изображение

Изображение
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30911
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#24   morozov » Чт авг 10, 2017 0:12

Картинки отсюда
http://tsput.ru/res/fizika/1/ELECTROSTA ... on_11.html

Сейчас стандартный учебник Джексон.
http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/boo ... 965ru.djvu

Из старинных Беккер
http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/boo ... 941ru.djvu

То с чем Вы пытаетесь разобраться понято 100 лет назад. Только прочитать.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Khrapko
Сообщения: 1963
Зарегистрирован: Ср июн 30, 2010 17:53

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#25   Khrapko » Чт авг 10, 2017 2:49

morozov писал(а):
Ср авг 09, 2017 23:49
а избыток энергии заполненного диэлектриком конденсатора возникает исключительно из-за неоднородности электрического поля внутри диэлектрика, вследствие квадратичной зависимости энергии от напряженности поля
В конечном счете да. Но без смещения эта дополнительная энергия равна нулю....
Под влиянием замечаний я несколько уточнил свою формулировку.
Мы доказали, что дополнительная энергия в диэлектрике НЕ затрачивается на удлинение (растяжение) атомов или молекул при их поляризации [13,14]. В действительности, «энергия пружинок» равна нулю, и равна нулю разность потенциалов на торцах поляризованных молекул, как если бы они были идеально электропроводными.
Putilov92.jpg
Putilov92.jpg (51.07 КБ) 2748 просмотров
А избыток энергии заполненного диэлектриком конденсатора возникает исключительно из-за неоднородности электрического поля внутри диэлектрика, вследствие квадратичной зависимости энергии от напряженности поля. Дело в том, что в поляризованном диэлектрике усредняемое электрическое поле, создающее разность потенциалов, существует только между поляризованными молекулами, а потому оно должно быть больше по величине, чем однородное поле пустого конденсатора, обеспечивающее ту же разность потенциалов.
Последний раз редактировалось Khrapko Чт авг 10, 2017 9:58, всего редактировалось 1 раз.

Александр НБ
Сообщения: 8
Зарегистрирован: Вт июн 05, 2012 20:32

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#26   Александр НБ » Чт авг 10, 2017 9:06

Khrapko писал(а):
Ср авг 09, 2017 16:07
Александр НБ писал(а):
Ср авг 09, 2017 8:03
усиление поля в сфере - чисто краевой эффект. Усиление поля по сравнению с "безграничным" диэлектриком за счет краевого эффекта происходит даже в кубике.
Александр ошибается: Диэлектрик всегда ослабляет электрическое поле
Александр не ошибается, просто Вы пропустили фразу << по сравнению с "безграничным" диэлектриком>> - хотя и цитировали ее.
Если диэлектрик бесконечен (безграничен) по осям ортогональным полю, то нет и краевых эффектов и, соответственно, поле ослабляется на величину диэлектрической проницаемости. Как только Вы рассматриваете конечный объем диэлектрика (имеющий границы), тот тут поле и ослабляется меньше, чем в безграничном случае (т.е. усиливается по сравнению с ним). О чем и было написано в далее цитируемой Вами монографии, но другими словами.

По поводу "пружинок" - честно говоря мне не понятно зачем рассматривать и опровергать такие примитивные модели поляризации (хотя, наверное, на каком то уровне они могут быть полезными). И, тем более, что я не слова ни говорил о "растяжении молекул и атомов" как о механизме накопления энергии. При поляризации происходит не "растяжение" молекул и атомов, а смещение относительно друг друг на величину X их центров зарядов (ядра и электронных облаков). А это не одно и тоже. Кроме того - это даже не деформация электронных облаков (как вы справедливо отмечали в одной из своих статей). Модель с деформацией не проходит даже на уровне полуклассического приближения т.к. противоречит правилу квантования орбит (не получается целочисленость, по моему так). Энергия поля накапливается в "зазорах", возникающих при смещении поверхностей облаков зарядов в атомах, т.е. в неоднородностях поля в диэлектрике (об этом Вы писали).
Но, как мне кажется, проблема в том, что Вы пытаетесь одновременно рассматривать и объединить две совершенно разные модели - макроскопическую и микроскопическую, что, скорее всего, не возможно.

Khrapko
Сообщения: 1963
Зарегистрирован: Ср июн 30, 2010 17:53

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#27   Khrapko » Чт авг 10, 2017 10:22

Александр НБ писал(а):
Чт авг 10, 2017 9:06
Khrapko писал(а):
Ср авг 09, 2017 16:07
Александр НБ писал(а):
Ср авг 09, 2017 8:03
усиление поля в сфере - чисто краевой эффект. Усиление поля по сравнению с "безграничным" диэлектриком за счет краевого эффекта происходит даже в кубике.
Александр ошибается: Диэлектрик всегда ослабляет электрическое поле
Александр не ошибается, просто Вы пропустили фразу << по сравнению с "безграничным" диэлектриком>> - хотя и цитировали ее.
Если диэлектрик бесконечен (безграничен) по осям ортогональным полю, то нет и краевых эффектов и, соответственно, поле ослабляется на величину диэлектрической проницаемости. Как только Вы рассматриваете конечный объем диэлектрика (имеющий границы), тот тут поле и ослабляется меньше, чем в безграничном случае (т.е. усиливается по сравнению с ним). О чем и было написано в далее цитируемой Вами монографии, но другими словами.
Khrapko пропустил фразу << по сравнению с "безграничным" диэлектриком>> из тактичности, потому что она - бессмысленна: в безграничном диэлектрике и в безграничной пустоте поле может быть любым и не подлежит сравнению
Александр НБ писал(а):
Чт авг 10, 2017 9:06
По поводу "пружинок" - честно говоря мне не понятно зачем рассматривать и опровергать такие примитивные модели поляризации (хотя, наверное, на каком то уровне они могут быть полезными). И, тем более, что я не слова ни говорил о "растяжении молекул и атомов" как о механизме накопления энергии. При поляризации происходит не "растяжение" молекул и атомов, а смещение относительно друг друг на величину X их центров зарядов (ядра и электронных облаков). А это не одно и тоже. Кроме того - это даже не деформация электронных облаков (как вы справедливо отмечали в одной из своих статей). Модель с деформацией не проходит даже на уровне полуклассического приближения т.к. противоречит правилу квантования орбит (не получается целочисленость, по моему так). Энергия поля накапливается в "зазорах", возникающих при смещении поверхностей облаков зарядов в атомах, т.е. в неоднородностях поля в диэлектрике (об этом Вы писали).
По-видимому, тут Вы придерживаетесь того же мнения, что и Khrapko, и, таким образом, утерли нос Морозову. А лучше моделей пружинок вообще ничего нет

Александр НБ
Сообщения: 8
Зарегистрирован: Вт июн 05, 2012 20:32

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#28   Александр НБ » Чт авг 10, 2017 11:29

Khrapko писал(а):
Чт авг 10, 2017 10:22
Khrapko пропустил фразу << по сравнению с "безграничным" диэлектриком>> из тактичности, потому что она - бессмысленна: в безграничном диэлектрике и в безграничной пустоте поле может быть любым и не подлежит сравнению
Ну, когда Вы считаете емкость плоского конденсатора, Вас же не смущает формула выведенная из модели в котором диэлектрик принимается бесконечно протяженным по двум осям. Почему Вас удивляет термин "безграничный". С моей точки зрения он является более жестким условием, чем "бесконечный", т.к. достаточно в "бесконечном"
диэлектрике проделать отверстие, как появится краевой эффект и соответственно отклонение в величине поля. Хотя, согласен, что этот термин корректен только для плоской пластины диэлектрика.
По-видимому, тут Вы придерживаетесь того же мнения, что и Khrapko,
Нет, я все таки согласен с Валерием Борисовичем, просто он указывает на ошибки в части, где Вы говорите о макроскопической модели, а я о том, что, с моей точки зрения, есть ошибки и в микроскопической.

Khrapko
Сообщения: 1963
Зарегистрирован: Ср июн 30, 2010 17:53

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#29   Khrapko » Чт авг 10, 2017 11:57

Александр НБ писал(а):
Чт авг 10, 2017 11:29
Khrapko писал(а):
Чт авг 10, 2017 10:22
Khrapko пропустил фразу << по сравнению с "безграничным" диэлектриком>> из тактичности, потому что она - бессмысленна: в безграничном диэлектрике и в безграничной пустоте поле может быть любым и не подлежит сравнению
Ну, когда Вы считаете емкость плоского конденсатора, Вас же не смущает формула выведенная из модели в котором диэлектрик принимается бесконечно протяженным по двум осям. Почему Вас удивляет термин "безграничный". С моей точки зрения он является более жестким условием, чем "бесконечный", т.к. достаточно в "бесконечном"
диэлектрике проделать отверстие, как появится краевой эффект и соответственно отклонение в величине поля. Хотя, согласен, что этот термин корректен только для плоской пластины диэлектрика.
нельзя сравнивать напряжения на пустом и заполненном безграничных конденсаторах. А такое сравнение необходимо для сравнения энергий

FENIMUS
Сообщения: 979
Зарегистрирован: Пн мар 31, 2008 11:57
Контактная информация:

Re: Диэлектрик

Номер сообщения:#30   FENIMUS » Чт авг 10, 2017 13:05

Khrapko писал(а):
Вт авг 08, 2017 14:33
FENIMUS писал(а):
Вт авг 08, 2017 13:23
Khrapko писал(а):
Вт авг 08, 2017 12:12
Спасибо, загрузился Иродов. Но там нет картинок, опровергающих усиление поля в диэлектрике, показанное на моей первоначальной картинке. А нигде больше нет! Почему никто не представляет поле в диэлектрическом шаре, внесенном во внешнее поле
Потому что это сложная задача и нафик не кому не нужна..
Зачем вам имено шар, возьмите куб и представьте на его граннях наведенные заряды, получится что-то типа конденсатора с полем направленым противоположно внешнему внутри куба..
Ах! Сложные задачи никому не нужны. А почему-то я смог привести рисунок шара, показывающий усиление поля. Да и Сивухин показывает усиление поля в диэлектрике сферической оболочки, особенно по сравнению с полем в вакууме внутри оболочкиSivuxin.jpg
на картинке показано просто преломление линий поля при складывании двух векторов напряженности.
то что линии нарисованы гуще, не значит, что там поле сильнее.
берите численно считайте, если "любите сложные задачи", на пальцах вы тут ничего не посчитаете.

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»