Sinus
у меня вроде почти созрел план, как кратчайшим путём придти к изложению расчёта мощностей в трансформаторном варианте задачки "с двумя источниками". Так сказать, от печки - т.е. с минимумом воспоминаний готовых формул, с максимумом их явного вывода с обдумыванием.

С двумя трансформаторами задачка поинтереснее, чем с двумя батарейками. Жду вашего решения.

Не заходил сюда пару недель, а тут вон какие страсти разгорелись! ЭДС, лишённая внутреннего сопротивления, точнее, с сопротивлением равным нулю, (ИИН), не поддаётся понимаю некоторыми участниками дискуссии.

sibirier
...что такое мощность идеального источника напряжения? В каких единицах она измеряется?
P=U*I Вт для постоянного тока и мгновенное значение мощности.

Mihaill
ЭДС, лишённая внутреннего сопротивления, точнее, с сопротивлением равным нулю, (ИИН), не поддаётся понимаю некоторыми участниками дискуссии.
Им предложено внутреннее сопротивление 0.0000001 - реакции нет, думают.

Amw
Ну так возьми свою батарейку с энергией, положи в карман
и передай её Valery с некоторой скоростью и вычисли мощность.

Ну так нехрен плагиатом здесь заниматься, уже предлагал здесь это.
Твои единомышленки уже сказали, что в таком случае ты несешь мощность Валерию.
Не расплескай по дороге, а то арифметика "отдает - поглощает" не сойдется

Amw
Не нужно стебаться, у ИИН нет в характеристиках никакого внутреннего сопротивления. Как и нет никакого тока.

RA6FOO В том числе и вы.
Ну, меня тут не приплетайте, я всегда придерживался мнения, что W=Р*t.
И количество электроэнергии считаю в кВтч, а не в кВт или в кВт/ч, как некоторые.

sibirier у ИИН нет в характеристиках никакого внутреннего сопротивления. Как и нет никакого тока.
Нет нагрузки - нет тока.
Есть нагрузка - есть ток. И соответственно, есть отдаваемая мощность.

RA6FOO
Видите как реагирует.
Делайте выводы, лохи вы или нет.

Белка бегает по лесу, б.... и делает завесу.

Sinus
И тем не менее вопросы "куда девается мощность, поглощенная идеальным источником напряжения" были заданы (можно увидеть это на первых двух страницах той ветки про батарейки; затем были вопросы про трансформатор и про антенны. Может быть, надо думать, что эти люди никогда не имели дело с трансформаторами и антеннами?).

Это камушек в мой огород ::)
Надо бы послать "ответку" в виде кирпича, но мы люди мирные :)
Вопрос о том, куды девается энергия давным-давно закрыт на всех форумах.
И закрыт он цитатой абзаца из учебника Бессонова по ТОЭ, а скан странички выкладывался многократно.
Поэтому демагогия с батарейками интереса не вызывает.

А вот с трансформаторами и переменным током дело будет значительно серьезнее и полезнее для радиолюбителей, чем решать школьные задачи, за которые дают всего 1 бал.
Вижу, что вы спец по трансформаторам, поэтому и задаю вопрос для начала обсуждения.
(типа задачи о двух батарейках исключительно "в образовательных" целях)

Вопрос - как мне изготовить идеальный (практически идеальный) трансформатор в домашних условиях?
Какие необходимые условия для его идеальности нужно выполнить?

Условие минимума электрических и магнитных потерь очевидно, но его одного недостаточно.
Какие еще условия необходимо выполнить?

Mihaill
С двумя трансформаторами задачка поинтереснее, чем с двумя батарейками. Жду вашего решения.

Вот и я о том же.
Только для начала нужно разобраться с работой одного транса при согласном и встречном включением обмоток.

С короткозамкнутым витком * n или с обмоткой из двух проводов в параллель потому что толстого не было?

Белка бегает по лесу, б.... и делает завесу.
Это вы о себе?

Sinus
Даже если взять сверхпроводниковый материал в сверхпроводящем состоянии, то при попытке приложить к нему напряжение, в сверхпроводнике возникнет ток, преышающий критический ток перехода в нормальное состояние, и у материала сразу же появится ненулевое сопротивление; так что модель с ИНН продолжит работать.

Даже если взять идеальный провод, который при любом токе не теряет своë сверхпроводящее состояние, то его индуктивное сопротивление останется, каким бы коротким он ни был. А если так, то через любое конечное время ток не достигнет бесконечной величины. И даже в таком случае модель с ИИН продолжит работать.

Итак, сопутствующая задача: при подаче напряжения 1 В на концы идеального сверхпроводящего провода, индуктивность которого равна 1 pHn, какой величины достигнет ток через 100 лет?

3.16*10^21 A

Ефвфы
У меня такой же ответ! До бесконечности далеко!
I=U*t/L

До бесконечности далеко!
Естественно.

На мой (и не только) взгляд очень хорошее учебное чтение по физике - многотомное издание "Фейнмановские Лекции по Физике" (ФЛФ). Это учебники для читателя с подготовкой школьного уровня; изложение - промежуточной сложности между школьной и вузовской, необходимая новая для школьника математика вводится и разъясняется в этих же томах, притом охвачены почти все разделы физики, и описаны применения в технике. (Книга Тамма гораздо более трудночитаемая, и она с менее широким охватом. Это старинный университетский учебник - из раннего периода становления теоретической физики, с разбором методических нюансов, интересных будущим преподавателям, но затрудняющих чтение для начинающих студентов.)

Сканы-djvu ФЛФ свободно доступны, например, в библиотеке eqworld.

К мирным беседам о поступлении энергии в источники в электрических цепях вот ещё цитата из ФЛФ о встречном включении источника, см. ФЛФ вып. 6, гл. 22, §5 "Энергия", абзац про э.д.с. (Вся эта глава интересна тем, что в ней поясняется, как электротехническое понятие "импеданс" вводится с помощью электродинамики).

Буквой U обозначена энергия (не напряжение! Т.е. обозначение dU/dt в цитате это то же, что я обозначал как dW/dt):


Увеличить


Поскольку философы не дали аргументированного ответа на задачку "о сером ящике" (как определить там направление передачи энергии), то вот ответ, на языке электродинамики.

Раз вольтметр обнаружил отличную от нуля разность потенциалов (100 В) между проводами, то между проводами имеется отличное от нуля электрическое поле E (аналогия: поле между обкладками конденсатора с зарядами "плюс" и "минус". Векторы полей обозначаю жирными буквами, как это принято в книгах.) Направление вектора E определяется знаками зарядов на проводах, а эти знаки ясны из полярности показаний вольтметра.

Амперметр обнаружил отличный от нуля ток (1 А), и выявил полярность тока (на рисунке ток в проводе с амперметром течёт из ящика), значит - вокруг проводов имеется отличное от нуля магнитное поле B; его направление (см. рис. ниже) определяется по направлению тока согласно уравнениям Максвелла.

Из этой картины электрического и магнитного полей видно, что вектор Пойнтинга (с/(4пи))·[ExB] получился направленным от ящика, значит ящик отдаёт энергию - выдаваемая ящиком мощность равна (с той точностью, которую обеспечивают указанные измерения) 100В·1А=100 Вт:


Увеличить


Если бы в условиях задачи была указана противоположная полярность тока, т.е. если бы амперметр был подключен своим "минусом" (а не "плюсом") к "плюсу" ящика и показывал бы ток той же величины, то магнитное поле проводов имело бы противоположное направление, и вектор Пойнтинга оказался бы направлен к ящику. Т.е. в таком варианте задачи ящик поглощал бы энергию - принимал бы мощность 100 Вт.


Valery
Вопрос - как мне изготовить идеальный (практически идеальный) трансформатор в домашних условиях?
Какие необходимые условия для его идеальности нужно выполнить?

Я не спец по трансформаторам, просто полистал выпуски ФЛФ и почитал там все места, где речь об индуктивностях, затем сел с ручкой и бумагой посчитал разными способами токи и мощности в разных вариантах включения трасформаторов - так, как с моей точки зрения это должно быть; проверил, что закон сохранения энергии в моих расчётах не нарушился. И затем посмотрел тему про линейный трансформатор в учебнике ТОЭ (мне попался скан тома 1, автор Демирчан) - убедился, что там по сути то же самое выведено, ну только с немного другими обозначениями. Вот такой я спец. Вы, если Вам это действительно надо, можете всё то же самое проделать, и может быть ещё что-нибудь плюс к тому; это будет лучше, потому что в чужие пересказы гораздо труднее вникать, чем в собственные продуманные расчёты.

Трансформатор близок к идеальному, когда:

. с приемлемой для Вас точностью пренебрежимо малы потери мощности на сопротивлениях проводов обмоток и мал нагрев из-за вихревых токов в электропроводящем сердечнике,

. малы проявления нелинейности магнитной проницаемости сердечника. Т.е. токи в обмотках не слишком большие, и соответственно - магнитное поле в сердечнике небольшое: тогда нелинейность невелика, "насыщение" сердечника не наступает, форма переменного напряжения на обмотках остаётся неискажённой,

. невелико "рассеяние поля" - т.е. почти всё магнитное поле заключено внутри сердечника, так что связь по магнитному полю между обмотками можно считать почти 100-процентной.


Последнее условие наверное лучше всего выполнено в случае сердечника в виде тора. Проверить сильную связь между обмотками просто: надо убедиться (сначала без нагрузки), что отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке с разумной точностью равно отношению количеств витков в них. Назовём это отношение "коэффициентом трансформации".

Меньшую нелинейность наверное имеет железо, нежели феррит. Чтобы были малы потери в сердечнике, он должен быть набран из тонких изолированных друг от друга пластин. В случае железа, да и феррита, не надо залезать в очень уж высокие частоты. (Вообще из ваших сообщений я не понял (может быть невнимательно читал) - на какой частоте и что Вы собираетесь делать.)

А чтобы можно было пренебречь сопротивлением проводов, хотя бы вторичных обмоток, надо брать достаточно высокоомную нагрузку R - чтобы сопротивление R было намного больше сопротивления проводов обмоток. В рабочем режиме (т.е. уже с нагрузкой R) можно проверить: если "коэффициенты трансформации" обмоток не изменились заметно, т.е. напряжения на вторичных обмотках не проседают под нагрузкой, значит всё нормально.

Вообще я не понял из ваших сообщений ни схему, ни постановку задачи у Вас, - что именно Вы хотите измерить/узнать? Если измерить токи и напряжения обмоток и посчитать мощности в ситуации типа "задача с двумя батарейками" для "проверки теории", то я бы делал это всё в спокойном режиме - с небольшими токами, а не с риском дикого перегруза.

Т.е. делал бы не с R=1 Ом, а, например, со 100 Ом или 1 кОм, чтобы токи были не амперные, а миллиамперные. Да и напряжения вторичных обмоток не обязательно высокие выбирать. Можно всё сделать со звуковым генератором на звуковых частотах на НЧ-трансформаторах, и смотреть осциллографом, что там и как, контролировать форму сигнала. В задачке речь шла о 100 Вт для удобства устного счёта. На эксперименте суть дела можно проверить даже на милливатной шкале, ведь в принципе масштаб не меняет сути задачки. В принципе, и строгая идеальность трансформаторов не нужна, качественно то же самое будет и с неидеальными.


Mihaill
С двумя трансформаторами задачка поинтереснее, чем с двумя батарейками. Жду вашего решения.

Хорошо, напишу простыни с решениями (я несколько разных схем просчитывал); но не очень быстро - аккуратное писание занимает много времени (приходится набирать формулы в формульном редакторе в Word, затем делать скриншоты и редактировать их в Paint... довольно много мороки.) Кратко говоря, у меня картина получилась такая же, о которой Вы упомянули однажды в теме (если не путаю) про рамочные антенны.

Расчёт я делал методом комплексных амплитуд. Но в этой ветке я в своих писаниях стараюсь избегать комплексной алгебры, чтобы не напрягать ею не слишком-то готовых к ней читателей. Всё можно написать и в терминах мгновенных величин, т.е. зависящих от времени (но при этом появляются производные - поэтому я и думал, что в этой ветке надо бы сначала напомнить слабо подготовленным читателям, что это такое). Напишу без комплексных амплитуд - в выводе будут мгновенные напряжения, токи, и производные токов; в ответе от производных удаётся избавиться.

Хайо
в первой задаче был указан химический элемент.
Именно так. Но когда автору указали, что вопрос поставлен некорректно (вопрос был посчитать мощность источника) - что для его расчета нужно значение внутреннего сопротивления, автор сдуру предложил заменить элемент на ИИН - ладно бы только левый, но и правый тоже! Чем окончательно сделал задачу бессмысленной.

Коллеги, тут некоторые постоянно упражняются в выпячивании собственных знаний, предлагая решать совершенно другие задачи, но задачку с ИИН так до сих пор никто не решил. Меж тем я уже написал, почему все адепты решабельности задачки с ИИН-ами так до сих пор и не написали значения R и I на участке цепи, состоящем только из ИИН с напряжением 99 вольт. Потому что как только появляется сопротивление, ИИН перестает быть ИИН-ом. А если же вы оставите там ИИН, то будет нестыковка с законом Ома.
ИИН энергию потреблять не может - как только он вместо отрицательного потребления занимается положительным потреблением - превращается в резистор. А если ничего не потребляет - то превращается в проводник с 0-м сопротивлением. Надо просто корректно выбирать абстракции под конкретный процесс - и всё будет нормально.

А для коллег, которые предлагают заменить ИИН на черный ящик я предлагаю сделать это самим - после чего составить эквивалентную схему получившегося процесса. И вы обнаружите, что у вас вместо черного ящика появится резистор, но никак не ИИН.

wazzoo

Представьте себе идеальный конденсатор с бесконечной ëмкостью, на выводах которого 99 В, - это и есть наш второй ИИН. 1 А в него вгоняем, а ему хоть бы что. Заряд свой не меняет, не греется, а мощность 99 Вт потребляет.

Mihaill
Идеальный конденсатор - это идеальный конденсатор. А ИИН - это ИИН. Нельзя выразить ИИН через идеальный конденсатор - т.к. ИИН - это активный элемент, вольт-амперную характеристику его посмотрите. Две разные абстракции - не надо их смешивать и не надо выдумывать новые свойства, чтобы оправдать безграмотно составленную эквивалентную схему. Если вместо ИИН вы подставите идеальный конденсатор - на нем будет не 99 вольт. Чтобы в схеме было 99 вольт - вместо ИИН необходимо поставить резистор.

В исходной схеме поменяйте резистор 1 Ом на 0 Ом - и будет неопределенность, т.к. у вас получатся два ИИН с напряжением 100 и 99 вольт соответственно. Это просто способ проверить, корректную вы схему эквивалентна составили или нет. Если же вместо правого ИИН поставить резистор - все будет нормально

wazzoo
...будет нестыковка с законом Ома. ИИН энергию потреблять не может...
...бесконечное сопротивление ИИН...
Если вместо ИИН вы подставите идеальный конденсатор - на нем будет не 99 вольт.
Не надоело чушь писать? Скоро 7000 постов на форуме, а "поток сознания" младенца.

Mihaill
1 А в него вгоняем, а ему хоть бы что. Заряд свой не меняет
Вот ты-ж поди-то, какие только чудеса не бывают.

Конденсатор с бесконечной ëмкостью, имеющий на своих выводах 99 В конденсатором уже являться не будет, т. к. ни разрядить, ни зарядить его до какого-либо другого напряжения невозможно. Это будет ИИН в чистом виде. Мощность, подводимая к нему, вся энергия, будет поглощена бездной его бесконечной ëмкости.

Mihaill
Мощность, подводимая к нему, вся энергия, будет поглощена бездной .
Вот вы и описали идеальный резистор, на котором упало 99 вольт.

Mihaill
1 А в него вгоняем, а ему хоть бы что. Заряд свой не меняет

Один ампер -это скорость пополнения заряда в вашем конденсаторе на 1 единицу заряда в секунду.

wazzoo
ИИН, то будет нестыковка с законом Ома.

У нас "нестыковка" с законом Ома, а у вас нестыковка с Законом Сохранения Энергии.
Из двух зол я выбираю меньшую, и это точно не закон Ома :)

Я имел ввиду напряжение на выводах конденсатора. А заряд такого конденсатора, с бесконечной-то ëмкостью и напряжением на своих выводах 99 В, равен бесконечности, а еë пополняй не пополняй - больше не будет.

Я имел ввиду
Товарищ полковник, а что вы имеете ввиду?
А что имею, то и введу.

Valery
нестыковка с Законом Сохранения Энергии.
Нет конечно. Михаил вот удивительно кратко и точно описал работу резистора в эквивалентной схеме: "энергия поглощается бездной". Я даже скажу, как - через тепло, выделяемое этим резистором в эту самую бездну.

Ну или по вашему резисторы использовать в схемах нельзя? )) Встречный вопрос - куда делась энергия на резисторе 1 Ом? Тоже надо вместо резистора тут ИИН впихнуть? Ну, весело будет, чё ))

Нет никакого смысла обсуждать некорректную эквивалентную схему - потому что в ней примененыф абстракции, законы поведения которых мы задали сами - поэтому существуют способы задать схему, в которой будет неопределенность, простейший пример - два ИИН с разным напряжением, соединенные параллельно.
А в реальности мы имеем дело с тем, что живет по законам физики - поэтому надо идти от реальности к эквивалентной схеме, а не наоборот.

Корректную эквивалентную схему к исходной задаче с двумя батарейками и к модифицированному варианту, где вместо правой батарейки черный ящик я уже давал выше. У нас напомню задача - разобраться с тем, как ведет себя реальное устройство.
Можно даже подискутировать, что является в исходной схеме реальным устройством. Реальным устройством, у которого U(t) на батарейке = 100 вольт является стабилизированный источник питания. А устройством, на котором U(t) = 99 вольт является резистор, но никак не батарейка и не аккумулятор. Потому что и у батарейки и у аккумулятора U(t) будет некоей функцией от времени, а не 99 вольт.

Valery вам вопрос был
.
и остался.
.
и не только мой остался без ответа.
----------------------------------------
Странно всё это, ведь после них было три посещения как минимум