Куда уходит энергия в конденсаторах?

[EMph]

Здравствуйте!
Похоже, дискуссия по основному вопросу завершилась согласием и пришла к тому мнению, к которому пришёл и я после чтения первого поста ветки: сумма энергий, запасённых в двух конденсаторах, после того, как все переходные процессы завершатся будет ровно половиной энергии, имевшейся в одном из конденсаторов до их соединения проводником (с очевидно имеющимся сопротивлением, которое в условиях задачи нельзя игнорировать). Электрическая энергия в подавляющей своей части рассеется в виде тепла.
Другая часть дискуссии ИНТЕРЕСНЕЕ.
Она, в сущности протекала между сторонником теории близкодействия (теории Максвелла) и практическими сторонниками теории дальнодействия (которые неявно считали, что нечего огород городить, если при низких скоростях происходивших процессов всё описывается потенциальными полями классической физики).
Эти "дальнодейственники", естественно, теорию Максвелла не отвергали, просто их устраивало правильное, в принципе, но при этом более простое объяснение.
Замечу только, что поле плоского конденсатора можно рассматривать как равномерное, только если изменения размеров конденсатора происходят медленно по сравнению со скоростью света. В этих условиях потерями излучения за пределы конденсаторов можно пренебречь, они будут наверняка много меньше потерь в сопротивлениях системы. Тем не менее эти крохотные потери должны войти в ровно половину рассеяной в процессе коммутации конденсаторов энергии.
Я это написал, что бы сторонников правильной, на мой взгляд точки зрения было на этой ветке больше

[zelanez]

Ну если попробовать изменить этот мысленный эксперимент - взять батарею и подключить к ней конденсатор. По рассмотренным выше соображениям следует, что конденсатор зарядится и будет обладать определённой величиной энергии W. Однако ещё такая же величина энергии выделится в виде тепла и излучения, т.е. батарея отдаст энергию 2W.
Теперь перейдём к более практическим вещам - рассмотрим конденсаторный делитель в цепи переменного тока. Многие использовали конденсатор для получения низкого напряжения из сетевого напряжения. По приведенным выше соображениям на конденсаторе и подводящих проводах должна выделяться мощность, равная потребляемой... Но конденсатор холодный, сам проверял...

[Ifkey]

...Эти "дальнодейственники", естественно, теорию Максвелла не отвергали, просто их устраивало правильное, в принципе, но при этом более простое объяснение.

В качестве аналогии можно рассмотреть корпускулярную и волновую теории света. Они дадут одинаковый конечный результат при расчете одного и того же эффекта. Выбор варианта теории будет определяться простотой расчета.

По большому счету, мы не знаем истинных законов природы (и никто никогда их, увы, не узнает), поэтому лишь создвем их модели, работающие в определенных ограниченных условиях. Чем меньше требуется ограничений, тем лучше наша модель ("закон").

Замечу только, что поле плоского конденсатора можно рассматривать как равномерное, только если изменения размеров конденсатора происходят медленно по сравнению со скоростью света. В этих условиях потерями излучения за пределы конденсаторов можно пренебречь, они будут наверняка много меньше потерь в сопротивлениях системы. Тем не менее эти крохотные потери должны войти в ровно половину рассеяной в процессе коммутации конденсаторов энергии.

"Медленность" и "малость" весьма условные понятия, которые работают лишь на уровне наших ощущений. К примеру, 10-мегаваттная радиостанция за секунду отдаст столько же энергии, сколько 10-милливаттная за 10^9 секунд. Но вблизи МГВт-ной сами собой светятся электролампочки и выпадают волосы , а для приема сигнала от мВт-ной надо строить усилители. Ток 1 нА за 10^12 секунд перегонит столько же электронов, сколько и ток 1кА за секунду. Но первый мы и не заметим, а второй расплавит не только наши бокорезы.

Я это написал, что бы сторонников правильной, на мой взгляд точки зрения было на этой ветке больше

Любая точка зрения (теория) имеет право на существование. Появлялись и более простые, чем у Эйнштейна, трактовки его теории относительности . А почему бы и нет?! Лишь бы с их помощью можно было прогнозировать поведение определенного количества субъектов в определенных условиях. И чем меньше ограничений, проще и точнее расчеты, тем лучше теория.

Кстати, когда я формально описал перезаряд конденсаторов, то совершенно неожиданно для себя обнаружил, что сопротивление проводника, соединяющего конденсаторы, не имеет никакого значения - оно может произвольно меняться в процессе перезаряда, представлять собой волновое сопротивление излучения и т.п..

Ну если попробовать изменить этот мысленный эксперимент - взять батарею и подключить к ней конденсатор. По рассмотренным выше соображениям следует, что конденсатор зарядится и будет обладать определённой величиной энергии W. Однако ещё такая же величина энергии выделится в виде тепла и излучения, т.е. батарея отдаст энергию 2W.

Вряд ли. В ситуации с конденсаторами у них одинаковая емкость. Если емкости разные, то условия меняются. Кроме того (если попридираться ). то емкость батареи (аккумулятора) зависит от потребляемого тока. В общем, надо задаться некоторыми условиями и посчитать...

Теперь перейдём к более практическим вещам - рассмотрим конденсаторный делитель в цепи переменного тока. Многие использовали конденсатор для получения низкого напряжения из сетевого напряжения. По приведенным выше соображениям на конденсаторе и подводящих проводах должна выделяться мощность, равная потребляемой... Но конденсатор холодный, сам проверял...

Кинетическая энергия, выделившаяся в проводах, превратилась в тепло - повысилась кинетическая энергия молекул проводника. Заряда в проводнике не осталось. Конденсатор же набрал определенное количество зарядов и держит их в виде запаса потенциальной энергии. Т.е энергия-то у него есть, но она "не шевелится" - не производит никакой работы.
Собственно это особенность реактивных элементов (конденсатора и индуктивности), которые запасают-отдают энергию, в отличие от омического сопротивления, преобразующего ток в тепло. Реактивные элементы "понимают" знак тока, омическому же сопротивлению безразлично, с какой стороны в него течет ток.
Прошу извинить за столь туманное объяснение "на пальцах", надеюсь, что кто-нибудь даст более удачную трактовку.
+++

[EMph]

Теперь перейдём к более практическим вещам - рассмотрим конденсаторный делитель в цепи переменного тока. Многие использовали конденсатор для получения низкого напряжения из сетевого напряжения. По приведенным выше соображениям на конденсаторе и подводящих проводах должна выделяться мощность, равная потребляемой... Но конденсатор холодный, сам проверял...

То, что конденсатор (почти) холодный -- верю. Сам такую конструкцию видел. Однако, это устройство не эквивалентно конденсатору, заряжаемому от постоянного источника: у устройства есть выход наружу, поэтому "излишняя" энергия может покинуть систему, она не обречена на нагревание проводов и (чуть-чуть) на электромагнитное излучение вовне.

[sergeq]

Теперь перейдём к более практическим вещам - рассмотрим конденсаторный делитель в цепи переменного тока. Многие использовали конденсатор для получения низкого напряжения из сетевого напряжения. По приведенным выше соображениям на конденсаторе и подводящих проводах должна выделяться мощность, равная потребляемой... Но конденсатор холодный, сам проверял...

В цепи синусоидального напряжения КПД перезарядки конденсатора близок к 100% (кроме переходного процесса в момент включения). Он определяется только тангенсом угла потерь конденсатора и сопротивлением источника питания. В идеале в цепи присутствует только реактивная составляющая тока, что впрочем потверждается сдвигом фазы на 90 град. По мере ухода от синусоидальности КПД падает, достигая минимума в 50% в прямоугольных сигналах или на постоянном токе. Зато на постоянном токе КПД не опускается ниже и всегда=50% независимо от R источника (зависит только от качества самого конденсаторе потерями которого можно пренебречь).

[soladko]

не совсем. если даже мы уходим от синуса постепенно то все равно от тангенса угла потерь будет зависеть. потери будут 50 процентов в случае, если производная по времени от подаваемого напряжения хоть в один из моментов будет стремится к бесконечности(тоесть имеем резкое изменение напряжения). Вот например возьмите пилообразное напряжение-там тоже кпд 100 процентов будет. а вот в случае каких либо ступенек(п импульсы) кпд 100 не будет. Комбинированный случай когда есть и резкие изменения и плавные не рассматривал, когда писал это.

[NikMih_1]

Ну если попробовать изменить этот мысленный эксперимент - взять батарею и подключить к ней конденсатор. По рассмотренным выше соображениям следует, что конденсатор зарядится и будет обладать определённой величиной энергии W. Однако ещё такая же величина энергии выделится в виде тепла и излучения, т.е. батарея отдаст энергию 2W.

Братан! Где ты этого набрался? Не верь никому, читай классические учебники. Излучение энергии конденсатором есть, но только на очень высоких частотах. Для плоского конденсатора характерно начало излучения, когда расстояние между пластинами становится сравнимым с длиной волны (ЭМП с частотой тока через конденсатор). Это режим, характерный для волноводов. Не бери в голову. В практических условиях потери определяются только качеством диэлектрика конденсатора.

[EMph]

Братан! Где ты этого набрался? Не верь никому, читай классические учебники. Излучение энергии конденсатором есть, но только на очень высоких частотах. Для плоского конденсатора характерно начало излучения, когда расстояние между пластинами становится сравнимым с длиной волны (ЭМП с частотой тока через конденсатор). Это режим, характерный для волноводов. Не бери в голову. В практических условиях потери определяются только качеством диэлектрика конденсатора.

Ну, тема была куда девается энергия при соединенении конденсаторов! Логично рассмотреть идеальный случай. При нормальных обычных параметрах конденсаторов, конечно, большая часть энергии (даже подавляющая) рассеется на активном сопротивлении, но чуть-чуть рассеется в виде ЭМИ. Поэтому и сложилась такая фигура речи как "потери в виде тепла и излучения".

[ExperT700926]

Мля, сколько постов прочитал, аж целых 48 страниц... Столько "умный вещь узнал, понимаешь". Только среди электронщиков не увидел расчетов механических, а именно, сколько же энергии (чисто механической), расходуется на перемещение пластин. Или у нас энергия переходит только из электрического поля в магнитное, а механическое движение не создает зарядов или разности потенциалов?

[ExperT700926]

Да, и еще один вопрос к автору темы. Умозрительные расчеты провел, а где результаты эксперимента? Если соответствуют, то Вы - Нобель. Значит, разъединение кондюков даст выигрыш в энергии, а, значит, "перпетуум мобиле"? И нужен спонсор на эксперименты. А если нет? Тогда - к психиатру? Или к школьному физику?