Вот же как, считал, что вроде все написал про ток смещения в прошлой статье, а поди ж ты, есть такие упоротые люди, которые пытаются доказать, что -"нет, не так", при этом сами обьяснить, как на самом деле , не могут.
Придется снова , более подробно повторить все.
Итак, мы имеем контур из конденсатора С, источника питания U и переключающего ключа К. Буквой R обозначено сопротивление соединительных проводов - говорю специально для того, чтобы не возникало всяких вопросов с применением "генератора тока"
Замыкаем ключ К в верхнее положение , подключая источник к конденсатору. Будем считать, что ток в нашей цепи идет от положительного полюса к отрицательному. Что получается ?
Напряжение от положительного полюса через ключ поступает на соединительный провод и по нему - на верхнюю обкладку конденсатора.
Дальше оно пройти не может - между пластинами конденсатора - диэлектрик, который не пропускает заряды. Однако, пластина имеет довольно значительную площадь, и в результате на нее перетекает довольно большое количество зарядов, создавая в промежутке между пластинами заметное электрическое поле. Силовые линии этого поля направлены между пластинами, от верхней пластины к нижней. По мере скопления зарядов , поле растет, а возникновение и рост его вызывают появление и рост магнитного поля, силовые линии которого направлены так, как будто поле создалось вокруг провода, соединяющего пластины конденсатора.
В цепи от плюса к минусу возникает электромагнитная волна, которая распространяется вдоль провода от источника питания, через ключ по проводу к верхней пластине конденсатора, затем по "проводу", созданному магнитным полем между пластинами, переходит на нижнюю пластину конденсатора и далее по проводу на отрицательный полюс источника.
Эта волна, как и в замкнутой цепи , приводит в движение заряды , которые движутся по цепи до пластин, скапливаясь на их поверхностях, обращенных друг к другу, и еще больше увеличивая электрическое поле. При этом верхняя пластина оказывается заряженной положительно, нижняя - отрицательно. То есть, на одной создался избыток электронов , верхней - их недостаток. Разноименные заряды пластин притягиваются друг к другу, увеличивая плотность зарядов на поверхностях. При этом распределение зарядов зависит от расстояния между пластинами и диэлектрической проницаемости изолятора, расположенного между пластинами.
Оставим в стороне диэлектрики, в качестве изолятора будем рассматривать вакуум.
Поскольку на каждой пластине будут одноименные заряды, они не могут размещаться вплотную друг к другу, так как будут отталкиваться. Но при этом расстояние между ними будет зависеть от зазора между пластинами и напряжения источника питания : более близкое расположение приводит к тому, что находящиеся на второй пластине заряды противоположного знака "вытягивают " из источника больше своих антагонистов, что приводит к их более плотному расположению на пластине. То же самое и при повышении напряжения - более высокое напряжение приводит к более плотному расположению зарядов.
Накопление зарядов на пластинах идет до того момента, когда плотность станет такой , что отталкивающие кулоновские силы одноименных зарядов пластин уравняются с притягивающей силой заряда противоположной пластины. С этого момента прекращается рост электрического поля между пластинами, исчезает магнитное поле, а с ним и "провод", соединяющий пластины, и позволяющий двигаться зарядом в цепи до и после конденсатора. Конденсатор заряжен.
Можно описать процесс разряда конденсатора, но, собственно, он зеркален описанному.
В цепи переменного тока процессы заряда и разряда конденсатора происходят с частотой питающего напряжения, и внутри конденсатора существует, наряду с электрическим, пульсирующее с частотой сети магнитное поле.
Так вот, "виртуальный ток", возникающий в "проводе", созданном магнитным полем между пластинами конденсатора - и есть ток смещения. Он является в этой системе током, замыкающим цепь на период заряда или разряда конденсатора
Существует он до тех пор, пока происходит изменение - нарастание при заряде, спад при разряде - электрического поля между пластинами конденсатора. Вся энергия, которая накоплена в конденсатора, сосредотачивается в электрическом поле между пластинами.
Теперь насчет раздвигания - сдвигания пластин, их переворачивания и удаления. Эксперименты с диэлектриками, особенно органическими, здесь не годятся - они поляризуются под действием напряжения, особенно высокого, и потом успешно служат самостоятельным источником напряжения.
Эффект поляризации существует и у обычных пленочных конденсаторов - радиокомпонентов, в чем легко убедится, взяв конденсатор, зарядив его, потом разрядив коротким замыканием, затем разомкнув его выводы и измерив напряжение между ними. Если заряжать источником 15-20 вольт, то даже после разряда в течении нескольких минут конденсатор будет давать напряжение 5-8 вольт, правда. ток будет маленький, но продолжаться это будет довольно длительное время. Это и есть результат поляризации, который зачастую выводит из строя оборудование , в котором вполне исправные конденсаторы.
А вот с простым раздвижением пластин дело сложнее. Согласно всем теориям и расчетам, при отключенном от цепи конденсаторе как бы мы ни раздвигали пластины, на любое расстояние , запасенная им энергия никуда не должна деваться .
При небольших перемещениях, когда изменения расстояния между пластинами того же порядка. что и первоначальное расстояние (миллиметры или их десятые доли ), так оно и есть.
На самом же деле, если провести корректный опыт, часть энергии при быстром раздвижении пластин на большое расстояние все таки теряется. Причин тут, по всей вероятности, две : одна - это потеря какой то части энергии за счет возникающего все таки излучения в связи с изменением конфигурации электрического поля пластин, которое быстро изменяет свою площадь на гораздо большую, и вторая - это потери на механическое взаимодействие - пластины все таки притягиваются друг к другу, и чтобы их развести, а потом вновь сдвинуть, нужно затратить энергию, которая либо пополняет энергию, находящуюся в конденсаторе , либо расходует ее.
Однако - этот вопрос почему то не рассматривается в учебниках и задачниках, там все примеры и задачи - на увеличение расстояния, при котором емкость уменьшилась в два - два с половиной раза.
Уф, вот вроде и все по этой теме. Все таки трудно обьяснять другим то, что сам считаешь само собой разумеющимся.
Оценили 12 человек
20 кармы