Электростатика.Разность потенциалов

[M9ICO]

ВСе

Source of the post С чего бы вдруг металл может "растягивать" поле, созданное на его концах, вдоль себя? Почему воздух тогда так не может? А изоляторы (пластик, керамика и т.д.)?

Все дело в так называемой металлическом типе хим связи, валентные электроны в металле как бы общие, они могут мигрировать из одного места в другое, их концентрация может меняться в разных частях проводника если тот попадает в какое-либо электрическое поле. Если на концах проводника вдруг обнаруживается разность потенциалов, то электроны стремятся так переместиться, чтобы ликвидировать эту разность потенциалов. По вашему же рисунку можно представить этот процесс. Крайние электроны начинают перемещаться, сближаются с дальшестоящими, те отталкиваются от предыдущих и т.д.
В воздухе нет кристаллической решетки, электроны никуда не могут убежать, вот и тока нет. Правда во время грозы напряжение настолько высоко, что и из молекул кислорода вылетают электроны.
У изоляторов и прочих непроводящих веществ хим связь не металлическая. Может ковалентная (полярная или неполярная), ионная (естественно для твердого вещества, а не в растворе). Об особенностях этих связей можно почитать где-нибудь в интернете, информации куча.

[M9ICO]

Source of the post Давайте возьмём такую же П-образную трубку по горизонтали метров 100, заполненную дистиллированной водой (а она ведь не проводит ток). Поле что, образуется на всём протяжении этой трубки?

Молекулы воды полярные, поэтому они обязательно повернутся так, чтобы скомпенсировать электрическое поле. Если бы ионы водорода отвалились от ионов кислорода, то вода бы начала проводить ток, но уж слишком крепкая всязь. Если добавить немного соли, то одним поворотом молекул воды не обойдется, кроме молекул воды на внешнее поле начнут реагировать ионы нартия и хлора. И тут уж пока все ионы не разбегутся по своим углам либо пока батарейка не сядет, ни о каком равновесии внешнего поля и молекул воды нельзя и мечтать.

[zam2]

Source of the post Вопрос в другом - как именно это поле может образоваться за сотни метров от источника? Как этот самый источник может заставить сдвинуться электрон, который находится в 100 метрах от него? (Источник подключен к металлу). Источник слишком далеко, чтобы поле распространялось на такое расстояние. С чего бы вдруг металл может "растягивать" поле, созданное на его концах, вдоль себя? Почему воздух тогда так не может? А изоляторы (пластик, керамика и т.д.)? Да Бог с ним. Давайте возьмём такую же П-образную трубку по горизонтали метров 100, заполненную дистиллированной водой (а она ведь не проводит ток). Поле что, образуется на всём протяжении этой трубки?

Замечательный вопрос. M9ICO говорит все правильно, но как-то на прямо поставленный вопрос не отвечает. Я тоже вдруг с удивлением понял, что убедительно ответить не могу. Пришлось взять паузу и почитать литературку. И вот что нарыл (прошу отнестись снсходительно, материал для меня новый). Со школьных лет как-то закрепилось, что есть электростатическое поле (поле неподвижных зарядов), магнитостатическое поле (поле неподвижных постоянных магнитов), электромагнитное поле во всей красе (где все меняется). Оказывается, есть и еще один вид ЭМ-поля - стационарное электромагнитное поле - поле, создаваемое неподвижными зарядами и постоянными токами. Это как раз разбираемый случай. Это поле имеет свойства, очень сильно отличающиеся от электростатического поля. Например, силовые линии электростатического поля всегда нормальны к поверхности проводника, а линии стационарного поля параллельны поверхности проводника; электростатическое поле не существует внутри проводников, а стационарное существует; для существования электростатического поля не требуется подвода внешней энергии, а для стационарного поля - требуется и т.п.
В общем, на базе этого понятия все объясняется легко и непринужденно. Но я сам сюда переписывать не буду. Предлагаю тоже почитать на эту тему и обменяться впечатлениями.

[Dispetcher]

Я вот тут препода поспрашивал по поводу возникновения электрического тока. Он сказал, что на данный момент, оказывается, никто не знает, как именно и почему возникает электрический ток в проводнике. И, вроде как, речь идёт о Нобелевской премии тому, кто точно сможет пояснить, как же он там возникает и почему электроны приходят в движение. Короче говоря, попробую тоже почитать и разобраться в этом вопросе. Но моя цель понять какова - я взялся плотно за изучение электроники и электротехники. Очень хочется уметь делать свои собственные устройства или хотя бы понимать принципы работы техники, которая уже сделана. И вот я при изучении постоянно спотыкаюсь об эти вопросы - как там ток течёт? Почему там не течёт и т.д. В конце концов всплывает масса вопросов, которые мне не понятны, как, например, мои вопросы выше. Видимо моё непонимание именно этого нюанса, как ток вообще возникает, почему и как протекает я не смог понять саму физику работы транзистора - здесь всё ещё осталась тема про физику работы транзистора, работа которого для меня до сих пор загадка (в том смысле, почему при висячей базе он всё же ток не пускает. База-то тонкая, а рассматривать его как два встречных диода слишком неточно). Однако же возникает вопрос - если человек пользуется электричеством только "как факт", то есть не представляя всё ещё как же там на самом деле ток возникает, зачем писать в учебники по физике заблуждающие фразы? Вот, скажем, "если приложить к проводнику внешнее поле - электроны приходят в движение". А почему и каким таким образом - не объясняется.

[zykov]

Source of the post И вот я при изучении постоянно спотыкаюсь об эти вопросы - как там ток течёт?

Если есть напряженность электрического поля, то на заряд действует сила (например на электрон или ион). Если действует сила, то он ускоряется. Если ускоряется, то приобретает скорость. Если имеет скорость, то перемещается.

[Bulatos]

Если трудно представить с электронами, то представьте воду в трубопроводе. ЭДС - это насос. В верхней горизонтальной трубе - повышенное давление, в нижней - пониженное. Давление из начала трубы начнет распространяться вдоль всей длины трубы со скоростью звука (толкаются молекулы). А потенциал - со скоростью света (электроны смещаются, достаточно сместиться, необязательно перебираться вдоль провода, так же, как и молекулам в трубе). Тоже волна будет (отражения, затухания, ... опускаем). В конце концов в верхней трубе установится высокое давление, в нижней - низкое. По всей длине верхнего провода - высокий потенциал, нижнего - низкий. Хоть на миллион километров. Заметьте, что разность давлений в верхней и нижней трубе везде одинакова, т.е. эл. поле (между проводами) распространилось по всей длине проводов.  А теперь соединяем трубочкой верхнюю и нижнюю трубу. В любом месте. Потечет вода (ток). Теперь давление (потенциал), рассмотрим верхнюю трубу, распределится так: ближе к насосу - почти не изменилось, а по мере приближения к месту перетока - постепенно падает. Как смог, рассказал.
Вот поэтому ток течет на миллион километров.