Физические процессы в конденсаторе.
Сенин Юрий Петрович.

Просто и без формул.

Ключевые слова: конденсатор, электрон, потенциал, ёмкость, разность потенциалов, заряд, элементы структур.

Чтобы разобраться  в том, что происходит в электрическом конденсаторе мысленно построим три системы: гидравлическую, пневматическую и электрическую. Каждая из систем имеет по две ёмкости. Ёмкости для гидросистемы это бочки с водой, заполненные водой до половины, для пневмоситемы ёмкости должны быть герметичны, для электрической системы ёмкостью являются конденсаторы.

 В каждой системе ёмкости соединены элементами транспортировки, (для гидро и пневмосистем – это трубы, для электрической  - провода). В элементы транспортировки встроены соответствующие насосы и устройства коммутирования, т.е. задвижки и выключатели.

Включаем гидронасос. Насос начал перекачивать жидкость из одной бочки в другую. Производительность насоса не принципиальна, жидкость можно перекачивать ручным насосом или вёдрами. Мы замечаем, что уровень жидкости в одной бочке понижается а в другой повышается. Как только жидкость перекачается остановим насос и закроем кран, чтобы сохранить разность уровней в бочках. Ёмкости зарядились.

Включим пневматический насос. Он начнет перекачивать воздух из одной ёмкости в другую. В одной ёмкости давление будет повышаться а в другой – понижаться. Для измерения давления нужно смонтировать на ёмкости измеритель давления – манометр. Установили. Замечаем, что давление больше не повышается. Остановим насос и закроем кран. Ёмкости зарядились.

Включим электрический насос, т.е. электрический генератор. Он начнёт перекачивать электроны проводимости с одной обкладки конденсатора на другую обкладку.  Опять забыли измеритель – вольтметр. Подключили к конденсатору  вольтметр. Замечаем, что показания вольтметра больше не увеличиваются. Разрываем выключателем цепь, снимаем вольтметр и отсоединяем конденсатор.  Конденсатор зарядился

Пояснение для забывчивых. В металлах валентные электроны атомов связаны с атомом слабо и, поэтому, легко от атома отделяются и блуждают в металле, как некий электронный газ.

В рассмотренных примерах была совершена работа по перемещению содержимого ёмкостей. Вследствие этого образовались неравновесные состояния. В гидравлической системе в одной из бочек  повысился уровень жидкости и, вследствие этого, повысилось гидростатическое давление. В пневматической системе возросло давление газа в одной из ёмкостей и понизилось в другой. В электрической системе повысилось электрическое давление на одной из обкладок (с избытком электронов проводимости) и понизилось на другой обкладке (с недостатком электронов проводимости). Между соответствующими  ёмкостями появилась разность потенциалов.

Теперь наши системы готовы совершить работу. В гидравлической системе откроем вентиль и вода потечёт из бочки с высоким уровнем в бочку с низким уровнем. Проходя через гидродвигатель, который соединён с электрогенератором, поток воды начнёт вырабатывать электроэнергию. На этот раз мы не забыли поставить на все системы обратимые насосы и генераторы. В гидравлической системе работают силы тяготения.

В пневматической системе откроем вентиль и начнём получать электроэнергию. В пневматической системе работают силы упругости, т.е. зарядовые силы.

В электрической системе подсоединим заряженный конденсатор к электродвигателю постоянного тока и он начнёт вращаться, производя какую нибудь полезную работу. В электрической системе работают зарядовые (электрические) силы.

Во всех трёх системах заряженные устройства, совершив соответствующую работу, разрядились. Состояние всех соответствующих ёмкостей стало равновесным.

 Неравновесное состояние некоторых параметров (системы, тела, устройства) например, состояние энергий положения относительно базового состояния - необходимое условие для производства работы. Это общий закон природы.

 Вспомним, что электроны имеют заряд одного знака и, следовательно, электроны проводимости отталкиваются друг от друга. Силы отталкивания, действующие между электронами, обратно пропорциональны расстоянию, т.е. чем больше электронов в единице объёма обкладки тем больше силы отталкивания. Силы отталкивания между соответствующими  структурными элементами определяют давление в соответствующей среде – в жидкости, в газовой среде и в электронном газе.

Силовое состояние структурных элементов, созданное переносом соответствующих структурных элементов из одной ёмкости в другую, и отнесённое к одному структурному элементу, называется потенциалом.

Для знакомства с процессами происходящими в конденсаторе необходимо прочитать статью: ”Пробой конденсатора”.  Воззрение на электрон в этой статье альтернативное. Для желающих познакомиться с новой концепцией электромагнитных взаимодействий даю адрес блога: senin35.blogspot.ru

11.02.2016.