Wypowiedział się na temat mojego wykładu o tym, jak płynie prąd elektryczny "specjalista" – karol123. A wyraziło się to w jego słowach:
#Ja Waldemarze nie mam zadnych watpliwosci co do przepywu pradu i temperatury przewodnika #
Jeśli ja dobrze rozumiem, to od czasów Maxwella nikt nie ma jakichkolwiek "wątpliwości" w tym temacie, gdyż Maxwellowi udało się spełnienie najbardziej wymarzonego pragnienia większej części ludzkości – uwolnienia od konieczności myślenia, co doprowadziło fizykalistów do bezmózgowia.
Czas zająć się komentarzami dotyczącymi poruszanego zagadnienia, czyli odpowiedzi na pytanie "Jak płynie prąd?" i jakie są tego skutki. Tekst komentarza "karola123" czarnym, a moje uwagi do jego komentarza – niebieskim.
#Informuje cie, ze opisy ktiorych zadasz zostaly ci juz dawno temu przedstawione a poza tym chyba nie trzeba miec wielkiej wyobrazni aby sobie uzmyslowic jakie ekspertymenty sa piotrzebne. Ot bierzesz rurke miedziana i pret takiej samej srednicy, przepuszczasz przez nie prad o znanym i takim samym natezeniu, mierzysz temperatiure na powierzchni rurki i preta. Porownujesz. Czego jeszcze chcesz? Sam sobie taki eksperymetn wykonaj.
Zaproponowałem temu "specjaliście" od prądu wykonanie bardzo prostego eksperymentu, czyli zmierzenie prędkości przemieszczania się prądu po przewodniku. W odpowiedzi, jak widzicie, uzyskałem odmowę, a w zamian "podarowano" mi prawo wykonania eksperymentu z rurką i prętem o tych samych średnicach.
Dlaczego tak długo zwlekałem z odpowiedzią? Powód jest prozaiczny – dałem wam szansę wypowiedzenia się na ten temat i podyskutowania z tym "specjalistą".
Boicie się o swój "autorytet" i dlatego milczycie?
Ja nie odczuwam strachu i dlatego dalej nie będę czekał.
#Jeszcze raz powtarzam wiec- temperatura przewodnika zalezy od pola jego przekroju. I fakt ten mozesz sobie blyskawicznie potwierdzic doswiadczalnie.#
Nie dociera do tego "specjalisty", że temperatura przewodnika zależy od ilości zderzeń nośników prądu z atomami przewodnika, a ilość ta zależy między innymi od kształtu przewodnika, co doskonale da się sprawdzić na przykładzie rurki i pręta wykonanych z tego samego materiału.
Jeśli przyjrzeć się przekrojowi pręta i rurki cienkościennej o tej samej średnicy zewnętrznej (Rys.1 przekroje przewodników), to rzuca się w oczy, że przekrój rurki cienkościennej jest częścią przekroju pręta.
"Specjalista" napisał kilkanaście komentarzy na ten temat, ale w żadnym nie napisał jak zależy temperatura przewodnika od jego przekroju. Zdobył się tylko na stwierdzenie, że temperatura rurki i pręta są dramatycznie różne:
#Jak juz pisalem istnieje dramatyczna roznica w temperaturze rurki o grubosci scianki 0.5mm przewodzacej 500A a preta okraglego o tej samej srednicy zewnetrznej.#
Coś na ten temat wiem. Nawet nie musiałem prowadzić stosownych eksperymentów, gdyż życie zawsze pisze samo odpowiednie scenariusze zdarzeń.
Pewnego dnia postanowiłem zdjąć akumulator z samochodu dla uzupełnienia elektrolitu i naładowania. Operacja, jak operacja. Wykonywałem ją tysiące razy w swojej karierze kierowcy.
Widocznie zlekceważyłem czekającą mnie niespodziankę i ... stało się nieszczęście. Zdejmowałem klemę dodatnią (przy podłączonej klemie ujemnej!) i wyśliznął mi się klucz z ręki. Upadł tak, jak to przewidział fenomenalny Parkinson, czyli tam, gdzie mógł uczynić największą szkodę.
Zamknął sobą przestrzeń między klemą dodatnią, a rurką hamulcową, powodując krótkie zamykanie. To było widowisko.
Jestem chemikiem i pewnego razu widziałem już coś podobnego. Rurka hamulcowa znikała z moich oczu tak szybko, jak rurociąg transportujący wodór w kombinacie chemicznym, gdy ten wodór zapalił się i ogień wciągnęło w rurociąg.
Sekundy i kawał rurki wypalił się.
Wniosek: Temperatura rurki, przez którą przepływa prąd o tych samych parametrach co przez pręt o tej samej średnicy zewnętrznej, jest "dramatycznie" większa.
Ciekawa historia z tą temperaturą, jeśli przyjrzeć się temu zagadnieniu od strony elektronowej teorii prądu, to jest, jeśli przyjąć, że prąd to przemieszczanie się swobodnych elektronów (skąd one tam!!!) w przewodniku.
Każdy materiał, w tym miedź, musiałby charakteryzować się konkretną koncentracją tych swobodnych elektronów. Ich dryf (szybkość poruszania się) zależy od ilości zderzeń z jonami (kolejna głupota) siatki krystalicznej miedzi. Im większy, tym dryf powinien być większy, a więc ilość zderzeń powinna rosnąć, ale ... w taką bajkę może uwierzyć tylko ktoś, kto nie prowadził samochodu po drodze dwupasmowej, na której z różnych powodów wyłączono jeden pas ruchu.
Samochody z zablokowanego pasa ruchu zaczynają włączać się w swobodny pas ruchu, przez co kierowcy ze swobodnego pasa muszą hamować, żeby ich przepuścić, a to powoduje radykalne zmniejszenie prędkości ruchu i ... utworzenie się korka na drodze.
Wróćmy do przewodnika. Elektrony uderzają w jony, odbijają się w różne strony, stwarzając dodatkową przeszkodę w ruchu elektronom, które zbliżają się do tego miejsca, przez co ilość uderzeń w jony zmniejsza się, a więc zmniesza się również przyrost temperatury.
Fakt, wraz ze wzrostem natężenia prądu temperatura przewodnika będzie rosnąć, ale tempo tego wzrostu zależeć będzie bardziej od niemożliwości odprowadzenia ciepła w miejscu zetknięcia się prądu z przewodnikiem, niż od samego przekroju przewodnika.
Teraz popatrzymy na to samo zagadnienie od strony elektrinowej teorii prądu.
Prąd jest uporządkowanym wirowych ruchem pakietów elektrin wzdłuż przewodnika. To, co oficjalnej fizyce uważa się za "pole magnetyczne" wytwarzane ruchem elektronów, jest w rzeczywistości samym prądem (Rys.2 Prąd elektryczny dookoła przewodnika).
Przemieszczając się wzdłuż przewodnika, elektrina wirujące najbliżej jego powierzchni częściowo zachodzą w głąb przewodnika (prąd naskórkowy) i zderzają się z atomami przewodnika. Elektrina, które uderzają w atomy są rozpraszane, a więc jednoznacznie zrozumiałe jest dlaczego mamy straty prądu przy jego przesyłaniu.
Przypominam pytania, jakie zadał mi specjalista stosownie przepływu prądu po przewodnikach o różnych kształtach:
#Ponadto proponowalem ci pokazanie obiegu elektrin w przypadku gdy przewodnik ma inny przekroj niz kolisty a wiec cos w rodzaju lancucha a @Deda dodal tez szczegolny przypadek gdy prad plynie przez miedziana kule. No a co z pretem w ksztalcie litery U, jak tam te twoje wyimaginowane elektrina zasuwaja?#
Zajmijmy się łańcuchem. Każde ogniwo styka się z dwoma drugimi (Rys.3 Przewodnik łańcuch). Prąd rozdziela się w punkcie styku i płynie dwoma ramionami każdego ogniwa do drugiego punktu styku.
Tam znowu łączy się w jeden potok i natychmiast rozdziela na dwa równoległe potoki drugiego ogniwa. Gdy potok rozdziela się nie zachodzą żadne zmiany, ale gdy dwa potoki łączą się w jeden, to wiry przeszkadzają sobie (tak, jak samochody w miejscu zwężenia drogi) i prowadzi to do zwiększenia strat prądu.
Ciekawszy przypadek, to przepływ prądu po kuli (Rys.4 Przewodnik kula). W każdym wichrze konkretnego pakietu znajduje się konkretna ilość elektrin. Ilość elektrin i ilość wichrów zależą od natężenia i napięcia prądu.
Wichry pakietu wpływającego na kulę są zmuszone zwiększyć swoją średnicę. Największą średnicę posiadają przepływając przez równik kuli. Gdy spływają z kuli na przewodnik sytuacja wraca do normy.
Pręt w kształcie litery U. Rozpatrzę dwa przypadki:
Pierwszy – gdy prąd dopływa do jednego z końców pręta, a odpływa drugim to mamy do czynienia z klasycznym przepływem prądu po przewodniku.
Drugi – gdy prąd dopływa do wierzchołka litery U, a odpływa ramionami, to dzieli się on na dwie części, jak na ogniwie łańcucha, tylko że w tym przypadku nie zlewa się on w jeden potok.
#Jak jest z rurka? Ktora strone wybieraja elektrina? Zewnetrzna czy wewnetrzna i dlaczego?#
Przewodnik w kształcie rurki to bardzo ciekawy i ... mylący przypadek. Ktoś, kto pamięta najważniejsze rzeczy z elektrostatyki wie, że ładunki elektryczne odpływają z zakrzywionych wewnętrznych powierzchni naelektryzowanej ładunkami swobodnymi siatki (Rys.5 Naelektryzowana siatka), przez co kontrolne listki przylegają w tych miejscach do niej.
Wydawało się, że tak samo powinno być w przypadku prądu elektrinowego, który jest przecież uporządkowynym przemieszczaniem się elektrododatnich cząstek elementarnych – elektrin, ale prosty eksperyment pozwala przekonać się, że wewnątrz rurki też płynie prąd.
A więc prąd płynie po zewnętrznej i po wewnętrznej stronie rurki, co wywołuje oczywiste konsekwencje związane z przyrostem natężenia prądu. Cienka rurka nie jest w stanie odprowadzać ciepła dostarczanego od dwóch powierzchni (zewnętrznej i wewnętrznej), a więc jej temperatura "dramatycznie" rośnie w porównaniu z temperaturą pręta o tej samej średnicy zewnętrznej, po którym płynie prąd elektryczny o tych samych parametrach.
W następnym wykładzie odpowiem na inne pytania "specjalisty" i zaproponuję eksperyment, który pozwoli przekonać się każdemu, że prąd płynie po zewnętrznej i po wewnętrznej stronie rurki.
