פיסיקה 2ממ' - הדרישה לשיוויון פוטנציאלים בחיבור שני כדורים מוליכים באמצעות חוט מוליך

[NnN]

היי מה נשמע? ;)

בהרצאה ראינו שכשמחברים שני כדורים מוליכים באמצעות חוט מוליך, לאחר התייצבות המערכת, ישנו שיוויון פוטנציאלים בשני הכדורים המוליכים. ממה נובעת הדרישה הזאת, למה היא קיימת, למה זה נכון שהמערכת  מתייצבת רק כאשר יש שווויון פוטנציאלים? ואם אפשר בבקשה להסביר את התהליך שקורה מרגע החיבור שני הכדורים בחוט המוליך ועד להתייצבות המערכת(הבנתי שמטענים עוברים מכדור לשני, אבל איזה מטענים? מה עם השדה? מי דוחה את מי ומי מושך את מי?) אני אשמח.

תודה רבה מראש :)

[אודי]

1. במוליך יש נושאי מטען (חלקיקים טעונים) שחופשיים לנוע בהשפעת שדה חשמלי. קלאסית אתה יכול לחשוב על אלקטרונים חופשיים במתכת, אבל זה לא חובה.

 

2. נושאי המטען יוצרים גם חלק מהשדה החשמלי - נושאי מטען בסימן זהה דוחים זה את זה ונושאי מטענים בסימנים הפוכים מושכים זה את זה. נניח לשם הפשטות שנושאי המטען בשני הכדורים המוליכים שלנו זהים (כלומר, המטען הכולל של הכדורים הוא בעל אותו סימן). 

 

3. כשמחברים את שני הכדורים נושאי מטען ינועו מהכדור בעל צפיפות המטען הגדולה יותר לכדור בעל צפיפות המטען הקטנה יותר, מכיוון שכח הדחייה השקול שהם מפעילים זה על זה גדול יותר מכוח הדחייה שהמטענים בכדור השני מפעילים עליהם, וכיוון הכוח השקול/השדה השקול הוא לכדור השני.

 

4. התהליך הזה יימשך כל עוד יש מטענים שהכוח השקול/השדה השקול עליהם שונה מאפס. הוא יסתיים במצב של שיווי משקל, שבו צפיפות המטען תהיה זהה בשני המוליכים.

 

5. במצב שיווי משקל אין שדה בתוך המוליך (כי השדות של המטענים השונים מבטלים אחד את השני) ולכן הפוטנציאל החשמלי חייב להיות קבוע, מכיוון שהשדה הוא גרדיינט של הפוטנציאל.

[אודי]

תיקון קל לסעיף 4 - מצב שיווי המשקל הוא המצב שבו השדה מתאפס בכל מקום בתוך המוליך, זה לא אומר בהכרח שהצפיפות אחידה במרחב על שני המוליכים. רק הצפיפות הממוצעת על כל כדור זהה.

[NnN]

אוקיי חחח זה מסביר הכל ;) המון תודה גבר! :)