Ontola > Fyzika > diskuze
| Nahlásit

Vzoreček elektrické práce W=UQ

Tento vzoreček chápu pro rovnoměrný proud: W=Q(celková velikost náboje, který stačí protéct průřezem vodiče za nějkou dobu)*U(velikost napětí, které proud žene). Někde jsem ale četl že W=Q(velikost bodováho náboje)*U(velikost napětí, které bodový náboj posouvá z bodu A do bodu B) Toto podání vzorečku mi není jasné, je jakési nelimitované. Například: Q=2C, U=5V, W=2*5=10J Tady posouvá napětí 5 voltů náboj 2 culomby a koná přitom práci 10 joulů - Ono koná práci 10J když ten náboj vláčí třeba jen 10cm a i když ho to vláčí 1km, nebo víc- Jestli to tedy dobře chápu, není limitováno, jak dlouho, nebo jak daleko může to pole ten bodový náboj posouvat, a přitom konat stále stejné množství práce. ?!? To je určitě blbost...a já nevím, jak by to mělo být správně vysvětleno... ale vy to určitě víte a pomůžete mi s tím :)
Témata: fyzika

8 reakcí

| Nahlásit
Práce při přemístění náboje v elektrickém poli závisí skutečně jen na velikosti náboje a rozdílu potenciálu na začátku a konci dráhy. Když elektron "uchopíš" a přeneseš na vyšší potenciál, musel jsi na něj působit jistou silou po nějaké dráze a tak konat práci. Na tvaru a délce dráhy opravdu nezáleží, jen na rozdílu potenciálu.

Je to naprosto přesná analogie hmotného bodu v gravitačním poli - když vylezeš na kopec, přemístil jsi svou hmotu na vyšší potenciál (máš vyšší potenciální energii a následný pád bude zajímavější) a je šuma fuk, jestli jsi lezl serpentinami nebo diretissima.

Když ten elektron necháš spadnout zpět (tj. necháš téct el. proud, ta stejná energie se vrazí zase zpět do jeho kinetické energie nebo do magnetického pole nebo tak nějak, podle okolností.

Pole, která se takhle chovají, se jmenují potenciálová (konzervativní) a platí v nich, že je-li dráha pohybu uzavřená křivka, práce při jejím "oběhnutí" je nulová. Na rozdíl od disipativních polí (třeba něco na způsob tření), kdy každý oběh tak jako tak znamená ztrátu.
| Nahlásit
Přečetl jsem si tvůj text několikrát. Některé věci to objasnilo, ale ještě mi něco prosím vysvětli. Mám dvě situace, A a B: A)mám bod s potenciálem 10V a druhý bod s potenciálem 0V vzdálený 100m. V bodě X vystartuje hmotný bod s hmotností 1kg s nábojem 2C a dojede do místa Y. B)mám bod s potenciálem 10V a druhý bod s potenciálem 0V vzdálený 1m. V bodě X vystartuje hmotný bod s hmotností 0,1kg s nábojem 2C a dojede do místa Y. Vypočítej práci vykonaná oběma napětími při obou situacích. (Podle vzorečku W=QU by měla vyjít stejně, ale vždyť to neni logické aby vykonalo stejné množství práce při tažení těžšího předmětu na delší vzdálenost jako při tažení lehčího po kratší vzdálenost).
| Nahlásit
Ano, na první pohled to může vypadat nelogicky, ale první pohledy bývají pěkně prolhané :-)

Množství práce, které vykonáš při tom tažení tělesa (mluvíme teď jistě o ději ve stavu bez tíže a jiných vlivů, někde ve volném vesmíru, aby se nám do toho nepletly věci jako gravitace a tak) fakticky s hmotností toho tělesa nesouvisí. Mechanická práce je v nejjednodušším případě rovna součin síly a dráhy, když je síla konstantní ve směru pohybu. To by tady platilo, kdyby pole bylo homogenní, což můžeme pro jednoduchost předpokládat (kdyby ne, pomohli bychom si zase integrálem síly podél křivky té dráhy).

Podstatné je, že ta síla je daná jen spádem potenciálu (v prvním případě 0.1V/m, v druhém případě 10V/m) a nábojem (ten jsi zadal pro oba případy stejný). V prvním případě tedy bude síla 100x menší než ve druhém, ale působí po 100x delší dráze, takže výsledek: stejná práce. A to že tělesa mají různou hmotnost, se projeví tak, že to těžší prostě dojede do cíle pomaleji. A to v poměru odmocniny hmotností těles (odmocnina proto, že kinetická energie je úměrná druhé mocnině rychlosti).

Něco jiného by to bylo v gravitačním poli, kde síla zrychlující těleso při pádu je úměrná hmotnosti - tady by těžší těleso po pádu ze stejného potenciálového "schodku" opravdu mělo větší energii, než lehčí, ale v elektrickém poli je fakt rozhodující ten náboj (náboj je vlastně taková "elektrická hmotnost").
| Nahlásit
Díky, už to docela chňápu :)
| Nahlásit
Podívej se ještě jednim okem prosím na tu otázku se zrychlováním elektrického proudu. www.ontola.com/cs/di/nemel-by-elektricky-proud-rovnomerne
| Nahlásit
Hmm, na tu jsem se už díval. Dokonce oběma očima. Ale nedovedu to do detailu vysvětlit natolik exaktně, abych to mohl "prodat" jako opravdovou odpověď... Někde ve vakuu v homogenním elektrickém poli ty elektrony určitě zrychlovat budou, tak jak píšeš. Tuším že takhle fungovaly i linární urychlovače (nabitých) částic; koneckonců se tohle děje i v klasické vakuové obrazovce. Ale není mi tak úplně jasné, jak to přesně probíhá s vodivostními elektrony v kovech. Myslím, že ty zrychlí jen do určité míry, kdy dojde k rovnováze mezi působenám elektrického pole a ohmickým odporem (fakticky je budou brzdit "srážky" s kladnými ionty v mřížce).

Situace by se ještě lehce zkomplikovala, kdyby ty elektrony zrychlily opravdu hodně a začaly do toho kecat jěště relativistické efekty - nárůst hmotnosti a tak podobně...
| Nahlásit
takže asi tak jako při pádu v atmostféře? určitou rychlost při své hmotnosti a tvaru prostě nepřekročíš... :)
| Nahlásit
jj, to je hezké přirovnání :-)
 Anonym
Odpovídat lze i bez registrace. Dodržujte pravidla Ontoly
Vložit: Obrázek