מעבר לתוכן

פוטנציאל חשמלי


spider

הודעות מומלצות

איך מוצאים את הפוטנציאל בסעיף ד? ומהם הגבולות של האינטגל עבור כל תחום, כיוון שניסיתי כמה שניראו לי הגיונים אך ההפתרון לא נכון עבורם.

 

ולגבי סעיף ב, אם אפשר לקבל הסבר למה משוואת לפלס עוזרת כאן בפתרון זה יעזור מאוד.

 

השאלה:

 

http://s13.postimg.org/ptj9zc6lj/image.png

 

תודה

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

הפוטנציאל בתחום http://www.codecogs.com/gif.latex?b הוא פשוט אינטגרל מ-b לאיזהשהוא r על השדה בתחום הזה:

http://www.codecogs.com/gif.latex?%5Cvarphi%20=%200%20-%20%5Cintop_b%5Er%202%20%5Cpi%20k%20%5Crho_0%20%5Cfrac%7Ba%5E2%7D%7Br%7Ddr=-2%5Cpi%20k%20%5Crho_0%20a%5E2%20%5Cln(%5Cfrac%7Br%7D%7Bb%7D)

 

הפוטנציאל בתחום r<a צריך להיות אינטגרל על השדה בתחום http://www.codecogs.com/gif.latex?b בין b ל-a בתוספת אינטגרל על השדה ב-r<a עד ל-r כלשהוא:

http://www.codecogs.com/gif.latex?%5Cvarphi%20=%200%20-%20%5Cintop_b%5Ea%202%20%5Cpi%20k%20%5Crho_0%20%5Cfrac%7Ba%5E2%7D%7Br%7Ddr-%5Cintop_a%5Er%202%20%5Cpi%20k%20%5Crho_0%20rdr=-2%5Cpi%20k%20%5Crho_0%20a%5E2%20%5Cln(%5Cfrac%7Ba%7D%7Bb%7D)-%5Cpi%20k%20%5Crho_0(r%5E2-a%5E2)

 

אתה יודע שהפוטנציאל מקיים את משוואת לפלאס ההומוגנית בתחום r>b, כלומר הלפלאסיאן שלו הוא אפס (כי אין בתחום הזה מטען).

אתה יודע שתנאי השפה של התחום הם שהפוטנציאל שווה לאפס (כי הוא שווה לאפס ב-r=b בגלל ההארקה וב-r שואף לאינסוף כי אין שם מטענים).

אתה יודע שהפתרון של משוואת לפלאס יחיד בתחום הזה (תכונה של המשוואה), וקל לך לראות ש-http://www.codecogs.com/gif.latex?%5Cvarphi=0 הוא פתרון (כי הוא מקיים את המשוואה בכל התחום ואת תנאי השפה). לכן הוא חייב להיות הפתרון הנכון.

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

לגבי הפוטנציאל בתחום r<a: איך אפשר להסביר את משמעות הפתרון הזה במילים ולאו דווקא בצורה טכנית ?

 

 

דרך אגב, החלק של הגבולות באינטגרל עבור מציאת הפוטנציאל, אני נוהג בד"כ להתבלבל בסדר (מי למטה ומי למעלה, כי תמיד ההגיון אומר לי שזה בדיוק להפך ממה שזה בפועל צריך להיות), אם כך אז איך עובדת החוקיות (יש קשר לזה שתמיד הולכים מפוטנציאל גבוה לנמוך עבור מטענים חיובים?) של הצבת סדר הגבולות ומה ההגיון שעומד מאחוריה ?

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

התשובות לשתי השאלות שלך קשורות.

 

הפוטנציאל החשמלי קשור לעבודה שעושה השדה על מטען בוחן לאורך מסלול מסויים במרחב.

הפרש פוטנציאלים בין שתי נקודות הוא העבודה (ליחידת מטען) שצריך להשקיע (נגד השדה) כדי להזיז מטען בוחן ביניהן.

כדי לחשב פוטנציאל במרחב, אתה צריך לבחור מסלול בין נקודה שבה אתה יודע את הפוטנציאל לנקודה שבה אתה רוצה לחשב אותו ולראות מה העבודה (ליחידת מטען) שהשדה עושה לאורך המסלול הזה. זו בעצם המשמעות של החישוב.

אם לאורך המסלול הזה חוצים כמה תחומים שבכל אחד מהם השדה מתנהג אחרת צריך לחשב את התרומה של כל תחום לפוטנציאל בנפרד.

 

במקרה שלנו, בחרנו נקודה שבה הפוטנציאל ידוע - r=b, שבה הפוטנציאל מתאפס בגלל ההארקה - והתחלנו לחשב את הפרש הפוטנציאל ביחס אליה, שגם יוצא הפוטנציאל עצמו (כי התחלנו מאפס).

כדי להגיע מ-r=b ל-r<a אנחנו צריכים לחצות את כל התחום בין b ל-a, שבו פועל שדה אחד שעושה עבודה אחת, ואז לעבור בתחום r<a שבו יש שדה אחר שעושה עבודה אחרת.

אבל המסלול שלנו צריך להיות רציף ובכיוון אחד (הוא חייב להיות רציף - לעשות אותו בכיוון אחד רק מפשט את החישוב).

 

כתלות בבעייה, אפשר להתקדם בכיוון r החיובי או לכיוון r=0 (או כל כיווני צירים אחרים שנתונים בשאלה). אבל המסלול צריך להיות רציף ולהתחיל בנקודה שבה הפוטנציאל ידוע.

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

בסעיף ה של השאלה הבאה:

 

http://s13.postimg.org/avwbtudef/image.png

על סמך מה צריך להסיק שאת הפרש הפוטנציאלים (בשביל חישוב המתח) מחשבים מ-r=3R ועד r=R  (ועפ"י מה ניתן להסיק בשאלה שהפוטנציאל ב-r=3R מתאפס) ?

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

אם המקור מספק מתח V המתח הזה אמור להתחלק על כל המעגל. זו ההגדרה של מקור מתח ישר. שומר על מתח קבוע בין ההדקים.

היות והתילים שמחוברים לצינור נחושת אידיאליים (חסרי התנגדות), כל המתח של המקור אמור להיות על הצינור. והמעטפות ב-R ו-3R הן שני הקצוות של הצינור.

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

עדיין אני מתקשה להבין דבר קטן אך חשוב. מה הסיבה שבודקים החל מ-r=3R  (איזה נתון צריך לחפש בשאלה, כדי לדעת את סדר ההצבה באינטגרל), ובדיוק בצורה דומה גם בשאלה הבאה (כדי לחשב את המתח בקצוות הסוללה, למה באינטגרל מחשבים החל מ-x=d ולא להפך (x=0) ) ?

 

http://s2.postimg.org/wbwugazft/image.png

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

אתה יודע בשני המקרים הוא שהפרש הפוטנציאלים בין שתי הנקודות שווה למתח של המקור.

כל מה שנקודת ההתחלה תשנה הוא הסימן של ההפרש, חיובי או שלילי, שממילא לא נורא חשוב פה (לפחות לא בשאלה הראשונה כי שאלו על גודל המתח).

 

מטען חיובי זורם ממתח גבוה לנמוך, כך שאם תתחיל ב-r=3R ו-x=d - שבשני המקרים צמודים להדק השלילי של הסוללה ולכן אמורים להיות הנקודה עם הפוטנציאל הנמוך יותר - אתה אמור לקבל הפרש פוטנציאלים חיובי מהאינטגרציה.

אבל הסימן לא מאוד משנה. מקסימום קבלת גודל שלילי - תעשה לו ערך מוחלט.

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

הצטרפות לשיח

באפשרותך לשלוח הודעה כעת ולהירשם מאוחר יותר. אם ברשותך חשבון, ניתן להתחבר עכשיו לשליחת הודעה דרך חשבונך.
הערה: הודעתך דרושה לאישור הנהלה לפני הצגתה.

אורח
הוספת תגובה

×   הדבקה כטקסט עשיר.   הדבקה כטקסט רגיל במקום

  מאושרים אך ורק 75 סמייקונים.

×   הקישור שלך מוצמד אוטומטית.   הצגה כקישור במקום

×   תוכן הקודם שלכם שוחזר.   ניקוי עורך

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

טוען...
×
×
  • יצירת חדש...