Ce este rezistenţa electrică?

Există vreun suport teoretic general în electromagnetism din care să rezulte că rezistenţa electrică este proporţională cu lungimea şi invers proporţională cu secţiunea conductorului?

Întreb asta deoarece, în căutările mele prin Fizica elicoidală pentru a-i răspunde pe înţeles lui AdiJapan, am ajuns la concluzia că există un fel de "frecare" dependentă de lungimea jgheabului şi de secţiunea acestuia cam la fel precum depinde rezistenţa de lungimea şi secţiunea conductorului. Şi cum cred că Fizica elicoidală trebuie să explice orice, tare mă tem că explicaţia actuală dată rezistenţei electrice este o bâjbâială şi are vreun cusur pe undeva, fiind obligată astfel să facă loc explicaţiei date de Fizica elicoidală.

Vă mulţumesc anticipat pentru răspunsurile clare şi sincere! Iertaţi-mă dacă nu voi răspunde curând, dar de citit sigur voi citi ce scrieţi.

Știm că există fenomenul de conducție ohmică în metale, anume fenomenul de transport în care curentul electric este proporțional cu tensiunea electrică aplicată. Cea mai simplă teorie a conducției ohmice postulează următoarea ecuație de mișcare pentru un electron în metal:

cu gamma o constantă pozitivă.

Fizic, se interpretează ca ecuația de mișcare a unui electron de sarcină e și masă m într-un câmp electric, rețeaua ionică fiind modelată prin intermediul termenului de disipare dependentă de viteză. Semnificația fizică a lui gamma o regăsești dacă rezolvi ecuația în absența câmpului electric. Atunci, gamma o să-ți furnizeze timpul după care viteza inițială a electronului a scăzut de e (numărul lui Euler) ori.

Soluția acestei ecuații este tocmai legea lui Ohm microscopică, adică , unde vectorul J este densitatea de curent, iar sigma este conductivitatea statică a metalului respectiv, având expresia . Aici, n_f este densitatea de electroni de conducție. Inversul conductivității reprezintă rezistivitatea materialului, pe care o voi nota cu rho.

Dacă materialul tău este omogen, atunci densitatea de electroni liberi și constanta de disipare gamma sunt constante în volumul acestuia. Atunci, , unde U este tensiunea aplicată pe conductor, L este lungimea sa iar S secțiunea transversală. Rezultă de aici într-adevăr că rezistența este direct proporțională cu lungimea conductorului și invers proporțională cu suprafața sa.

Din cultura mea generală, importanță practică are mai degrabă variația conductivității cu temperatura, cel puțin pentru circuite clasice. Dacă vorbești de nanotehnologii, semiconductori sau mai știu eu ce, normal că aceste lucruri nu mai țin.

Deci, se pare că este exact aşa cum am bănuit: din moment ce este nevoie de postulate ad-hoc suplimentare, nu există o explicaţie clară a rezistenţei electrice, un mecanism care să explice frumos mişcarea electronilor în conductor. Hmmm...

Cred ca explicatia rezistentei electrice ar trebui sa porneasca de la supraconductori, de acolo unde electronii circula fara sa intampine nici o rezistenta. Supraconductorii se obtin la temperaturi negative foarte joase, si in campuri magnetice ridicate. Ori acest lucru presupune suprimarea agitatiei termice si ordonarea spinilor, sau a momentelor magnetice ale atomilor componenti, ceia ce creaza niste "culuoare" de trecere pentru electronii curentului electric aflati in zona de coductie, in calea carora nu se mai afla nici un obstacol. La materialele obisnuite, agitatia termica si orientarea diferita a spinilor atomici devin adevarate obstacole in calea electronilor, ei fiind nevoiti sa faca slalom printre aceste obstacole, iar parcursul lor real fiind cu mult mai mare decat lungimea conductorului. Ciocnirile repetate ale electronilor cu atomii, fac sa creasca temperatura conductorului, si implicit rezistenta acestuia. Tinand seama de aceste lucruri, nu vad ce aplicatie poate avea teoria miscarii elicoidale. Intradevar electronul care se deplaseaza in campul electric dat de diferenta de potential, combinat cu campul magnetic al supraconductorului, capata o miscare elicoidala in traseul lui, dar acest lucru se intampla numai in supraconductori.

Fizica superconductorilor e ceva mai avansată. Acolo toată șmecheria e cu formarea perechilor Cooper. Fiecare pereche constă în doi electroni legați prin intermediul interacției acestora cu rețeaua cristalină (imaginea intuitivă e că un electron deformează rețeaua în trecerea sa, trăgând alt electron apropiat după el). Energia de legătură fiind de ordinul agitației termice la temperatura camerei, superconductivitatea dispare la temperaturi obișnuite.

Cel mai ușor înțelegi rezistența electrică pornind de la conducția ohmică. Deja dacă treci la o diodă fenomenul de tranport nu mai e liniar și ai relații mai complicate între parametri.

@Abel

Singura presupunere suplimentară pe care o faci ca să ajungi la acea relație e că materialul este omogen, ori nu văd ce este așa de inacceptabil când vorbești de o bucată de metal. Dacă vorbești de interfața a doi semiconductori dopați cu impurități e clar că această presupunere este incorectă, dar când e vorba de fire de cupru, care-i problema   ?

Acolo toată șmecheria e cu formarea perechilor Cooper. Fiecare pereche constă în doi electroni legați prin intermediul interacției acestora cu rețeaua cristalină (imaginea intuitivă e că un electron deformează rețeaua în trecerea sa, trăgând alt electron apropiat după el).

Perechile Cooper sunt formate din doi electroni cu spini opusi. Insa dupa cum se stie in deplasarea lor electronii sunt orientati cu spinul opus sensului de deplasare, astfel ca doi electroni cu spin opusi daca sunt cuplati vor capata o miscare de rotatie cu axa perpendiculara pe planul celor doi spini, iar din punct de vedere electric se vor comporta ca o particula cu sarcina dubla. Acest lucru ramane valabil pana la cresterea temperaturii corpului, peste energia de legatura a electronilor dubli. Important este ca in aceasta forma particulele nu mai intampina rezistenta din partea atomilor care au o minima agitatie termica si o orientare comuna a momentelor magnetice, motiv pentru care supraconductorul devine un magnet permanent. Intrebarea mea este; cine produce campul magnetic? atomii al caror moment este orientat datorita curentului electric al dubletilor electronici? sau campul magnetic este realizat numai de circulatia sarcinilor curentului electric?

@Virgil
N-am înţeles cum explici tu rezistenţa electrică. O explicaţie clară ar trebui să-mi arate cum depinde rezistenţa de lungimea şi de secţiunea conductorului.

@omuldinluna
Nu pot să te cred pe cuvânt. Va trebui să-mi arăţi concret că relaţia depinde numai de postulatul omogenităţii materialului. Căci, fiind vorba despre o problemă atât de profundă, nu-i frumos să laşi cititorii cu impresia că rezolvarea e chiar atât de banală. La urma urmei, dacă numai postulatul omogenităţii ar fi contat, atunci de ce nu ai pornit de la el de la bun început?

Şi parcă mai spuneai ceva de modelarea reţelei ionice prin disipare dependentă de viteză. Ăsta nu-i un postulat suplimentar? Prin ce mecanism intim depinde disiparea de viteză?

Când e în joc soarta unei ipoteze revoluţionare, nu-i frumos să fii superficial.

Ti-am scris deja tot, dar fie.

Legea lui Ohm microscopica este , de unde legea macroscopica rezulta printr-o integrare pe sectiunea transversala a conductorului, adica



Membrul stang e intensitatea curentului electric I. In membrul drept, omogenitatea materialului iti permite sa scoti conductivitatea de sub integrala. La fel, am pornit de la bun inceput de la ideea ca vorbim de la un camp electric static si omogen, deci si acesta iese de sub integrala. Ajungem atunci la . Cum prin definitie , unde integrala se face pe toata lungimea conductorului. Cum campul electric este static si omogen, ramai cu . Astfel, regasesti legea lui Ohm:



Conductanta materialului este deci direct proportionala cu sectiunea transversala a acestuia si invers proportionala cu lungimea. Rezistenta este inversul conductantei.

Evident, daca vorbesti de o situatie in care materialul sau campul sunt neomogene, aceste lucruri nu mai sunt valabile. Relatiile sunt corecte numai pentru conductia ohmica.

Legat de cealalta intrebare, exista si mecanisme microscopice de conductie, teorii mult mai rafinate, dar toate ajung pentru fenomenul conductiei ohmice la acelasi rezultat, anume legea experimentala a lui Ohm. N-am timp sa ti le scriu eu aici, uita-te si tu prin carti daca esti intr-adevar interesat, altfel, da-i inainte cu revolutia  .

omuldinluna a scris:N-am timp sa ti le scriu eu aici, uita-te si tu prin carti daca esti intr-adevar interesat, altfel, da-i inainte cu revolutia  .

Păi, vezi cum eşti? De ce răspunzi dacă nu ai timp? Eu n-am pus întrebările doar de florile mărului şi n-am propus o revoluţie doar de florile mărului. Atitudinea ta ironică este profund antiştiinţifică.

Ce sa vad? Oricum vei nega absolut orice ti se va spune vreodata. N-ai nici un interes sau dorinta sa pricepi ca n-au cum sa fie greseli monumentale trecute cu vederea de sute de ani in lucruri atat de simple. Or fi greseli in teoriile astea super moderne cu campuri si particule, dar la rezistenta unui conductor metalic macroscopic nu-i nimic nelalocul lui.

Astept cu interes sa vad cum adaugi la lista de realizari epocale si schimbarea paradigmei in legea lui Ohm.

Tu fă bine şi spune-mi de ce disiparea e dependentă de viteză. Restul e gargară cu care încerci să acoperi ......

Ce încerc să acopăr:lol: ?

Am și scris acolo, ”teoria postulează ecuația cutare”. În această teorie, electronul în metal se comportă ca și cum ar fi într-un mediu disipativ, și asta conduce la relația liniară observată dintre curent și tensiune. Constanta aceea de disipare modelează, după cum îmi imaginez că e totuși evident, tocmai interacția electronului cu rețeaua ionică ce-i frânează parcursul.

Am deschis subiectul tocmai pentru a vorbi în amănunt despre această disipare cu cei care pot şi au timp, nu pentru un dialog superficial, expeditiv şi cu sfaturi de lectură.

E multă înțelepciune în afara cărților, și multă înțelepciune și în cărți. Cine o ignoră pe oricare dintre ele nu face decât să piardă.

Studiind o cu totul altă problemă într-o carte, am găsit o analiză a legii lui Ohm similară cu ce am prezentat succint aici, mi-a plăcut foarte mult explicația de la final, și urmează să o redau.

”Viteza nu poate fi privită ca fiind viteza unui electron individual, ci cel mult ca o viteză medie a electronilor în conductorul respectiv. Traiectoria unui electron trebuie să fie extrem de neregulată, din moment ce aceste se izbește în permanență de ionii mult mai masivi din conductor. Astfel, această ecuație descrie mișcarea microscopică medie. Originea acestei ecuații se află într-o analiză statistică și în ecuațiile ce guvernează mișcarea microscopică a electronilor, anume ecuațiile mecanicii cuantice. Astfel, legea lui Ohm nu este o lege fundamentală a Naturii, ci o aproximație macroscopică a proceselor complexe care au loc la nivel atomic.”

Partea subliniată este cheia. Într-o analiză microscopică, practic mecanica cuantică a electronului într-o rețea metalică pe care aplicăm un câmp electric, ajungi la un rezultat care mediat îți dă ecuația lui Newton la nivel clasic, anume ecuația de mișcare a unui electron imersat într-un mediu disipativ, sub acțiunea câmpului electric.

Rezistenta electrica, corelari fenomenologice


1-Pe langa lungimea si sectiunea unui conductor ( factori statici geometrici), rezistenta electrica depinde si de factori dinamici: frecventa impulsului electric, temperatura conductorului, tensiunea de lucru, etc.


La frecvente mari apare fenomenul pelicular, impulsul electric circula preponderent pe coaja conductorului, rezistenta electrica creste. 
La temperaturi mai ridicate, creste de asemenea rezistenta, la materialele obisnuite metalice.
La alte materiale ( termistori) rezistenta creste sau scade cu temperatura, functie de tipul de termistor.
Un dielectric , in conditii normale un bun izolator ( aerul de exemplu) peste o tensiune de lucru se strapunge si conduce ca o sarma, rezistenta pe calea de curent face un salt brusc de la - practic infinit- la o valoare finita, ca la o sarma conductoare.


2- Rezistenta electrica intr- un conductor are ca omolog intr-o bobina sau condensator ( in impuls alternativ) marimea : impedanta electrica, care se masoara tot in ohmi ca rezistenta electrica.
La un circuit elementar ideal RLC serie de exemplu, alimentat   sinusoidal, la rezonanta,impedanta pe condensator are semn opus impedantei pe bobina, egale in modul. Adica una are rol de rezistenta pozitiva , alta de rezistenta negativa, impedanta totala LC in acest caz fiind nula.


3-Viteza impulsului electromagnetic intr-un conductor electric este -dupa statisticile practice-de aproximativ 200.000.000 m/secunda ( in conductori nebobinati, rectilinii) cam 2/3 din viteza luminii. Dupa calculele mele experimentale, 100.000.000 m/secunda (in bobine). A nu se confunda cu viteza medie de curgere a electronilor prin conductor ( drift) care este de ordinul mm/ secunda, asa cum am aratat intr- o problema rezolvata , prin fizica clasica, pe topicul Laborator...
Aici trebuie regandit ce este curentul electric: un sunet eteric in conductor sau o vibratie a electronilor?
Pentru ca este clar ca un impuls care se deplaseaza in conductor cu 2/3 c , trece ca prin varza prin masa conductorului, cam cu acelasi ordin de marime cu care lumina trece prin vid !! Dar electronii nu circula cu aceasta viteza in conductori ! Atunci cine circula cu 2/3 c? In opinia mea, o unda eterica mult mai rapida ca " lenesul" electron ! Aceasta unda eterica, face valuri in lantul de electroni liberi, de la un capat la altul al conductorului.
Calculele pot arata ca sunt doua feluri de circuite, cu cazurile lor particulare:
a- in care rezistenta electrica nu influenteaza practic viteza impulsului electromagnetic in conductori; 
b- in care o influenteaza, o modifica substantial.
Viteza impulsului se poate calcula ca o relatie intre lungime de unda si frecventa. Experimental se poate arata in ce caz  particular de exemplu rezistenta electrica influenteaza frecventa  de rezonanta si in ce caz nu, adica in ce caz rezistenta influenteza viteza impulsului electromagnetic.


4-Privind aspectul elicoidal, se stie de la regula burghiului ca impulsul electric executa un efect magnetic periferic, al carui sens depinde de sensul curentului. 
Rezistenta electrica, influentand curgerea impulsului, va determina si efecte magnetice sau electrice specifice, dictand alura campului magnetic pe bobina sau campului electric pe condensator.
Asadar rezistenta electrica da efecte termice dar si magneto- electrice.


5- Daca asociem tensiunii electrice notiunea de presiune de la fluide si curentului electric notiunea de debit, ce ar trebui sa fie raportul tensiune/ curent ( legea lui Ohm) ca presiune/ debit?


Obs: am folosit termenul impuls electromagnetic, care mi se pare mai practic decat curent electric.

eugen a scris: ... Aici trebuie regandit ce este curentul electric ...

… si prin el intreaga fizica, fiindca realitatea depaseste perceptia asupra ei.

Un fulger care loveste in sol nisipos e responsabil de producerea a cca 60 elemente chimice.

Alt "fulger" se lipeste la suprafetele conductoare, crescandu-le rezistenta ohmica, facandu-le mai intai semiconductoare, iar apoi izolatoare. Are un camp magnetic puternic dar in acelasi timp se lipeste de materialele nemagnetice.

E clar ca rezistenta electrica e mult mai mult decat lungimea impartita la sectiunea conductorului corectata cu un coeficient, e clar ca depinde si de dinamica “fluidului” care il strabate.

@omuldinluna
Într-adevăr, mecanica cuantică poate da (dar încă nu am primit) o explicaţie statistică fenomenului, dar, din punctul meu de vedere, explicaţia statistică este insuficientă în raport cu o teorie care promite o explicaţie exactă. Consider că aruncarea spre statistic a explicaţiilor fenomenelor este asemănatoare cu aruncarea spre divinitate.

@eugen
Foarte frumoasă descrierea ta inginerească, bine punctată. Într-adevăr, rezistenţa electrică depinde şi de rezistivitatea materialului, care la rândul ei depinde de toţi factorii pe care i-ai enumerat. Deci, putem arunca spre rezistivitate orice proprietate negeometrică a rezistenţei. Dar, desigur, explicaţia fenomenului n-o avem încă şi o mai aştept.

@Bordan
Mulţumesc pentru că ai confirmat necesitatea unei noi Fizici. Într-adevăr, faptul că fulgerul produce elemente chimice este suficient de intrigant încât să ne deschidă interesul pentru acest fenomen.

Nu spun prin astea că eu aş fi reuşit deja să explic rezistenţa cu Fizica elicoidală, ci spun că Fizica elicoidală deschide perspective noi şi încă nevalorificate pentru explicarea exactă a fenomenului fără postulate suplimentare, bazându-se doar pe proprietăţile forţelor elicoidale (de viteză, darbuziene şi lancretiene). Nu pot eu face tot ce se va putea face vreodată cu Fizica elicoidală, aşa cum părintele oricărei alte teorii din Fizică n-a putut spune niciodată tot ce s-a putut spune în acea teorie. Un singur om nu poate decât să deschidă drumuri, să le proiecteze, nu poate construi de unul singur autostrăzi întregi.

Referitor la subiectul topicului, am câteva întrebări.

Dacă definim curentul electric ca fiind mișcarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică, este ca și cum am defini timpul folosind cuvântul timp.

Ce este sarcina electrică ?

De ce plasticul, spre exemplu, nu permite trecerea curentului electric, în timp ce metalul permite ?

Firește, mă refer la o explicație mai profundă, poate ceva legat și datorat structurii atomului.

De ce magnetul atrage fierul și nu atrage aluminiul, spre exemplu ?
Sau care este sensul, fierul atrage magnetul sau magnetul atrage fierul ?

Întreb asta pentru că, deși poate pentru voi pot părea banalități, pentru mine nu sunt și v-aș fi recunoscător cu un răspuns.

Bordan a scris:

E clar ca rezistenta electrica e mult mai mult decat lungimea impartita la sectiunea conductorului corectata cu un coeficient, e clar ca depinde si de dinamica “fluidului” care il strabate.

Ai luat-o complet anapoda cu înțelegerea. Fundamental în această teorie e tocmai coeficientul ăla care îți conține densitatea de purtători de sarcină, proprietățile for fizice (masă și sarcină electrică) și factorul de disipare care modelează interacția lor cu restul conductorului. Deci e destul de multă dinamică în acel coeficient! După cum am spus și eu și eugen (chiar mult mai clar și detaliat în cazul lui) conductivitatea nu este inertă la condițiile în care funcționează circuitul, lucru care iarăși înseamnă că dinamica purtătorilor de sarcină se schimbă de la o situație la alta. Dacă însă conductorul este omogen, din această proprietate microscopică poți construi una care să îți caracterizeze bucata macroscopică de material, lucru care este util în aplicații, că pe un inginer s-ar putea să-l intereseze mai mult rezistența unui fir de cupru cu dimensiuni date decât rezistivitatea sa.

Alte corelari experimentale


Pentru a intelege mai bine rezistenta electrica, trebuie sa ne  gandim pe unde curge fluidul electric ( curentul, impulsul,etc).
Ne aducem aminte ca inca in secolul 19, experimentatorii temerari explorau descarcarile de tensiuni cu vase Leydan, etc. Mai tarziu Crookes inventeaza tubul cu descarcari in gaze rarefiate, iar Tesla utiliza intensiv astfel de tub.
Tot Tesla, a descoperit ca in atmosfera terestra rarefiata sau chiar la presiune normala , in conditii de tensiuni suficient de inalte, dielectricul devine foarte bun conductor, chiar mai bun decat cuprul de exemplu, ceea ce a creat premize pentru energie wireless.


Sa luam un caz pe care l-am exerimentat si eu: 
Un conductor de cupru, lung de cativa metri este excitat la un capat cu 20 kilovolti, cu ajutorul unei bobine de inductie tip aprindere auto.
La celalalt capat se culege inalta tensiune transmisa prin conductor printr-o bujie si descarca la pamant.
Dar in acelasi timp, daca se apropie de firul excitat astfel - undeva pe la mijlocul firului sa zicem-, capatul unui alt conductor legat la pamant, se produce descarcare pe la jumatatea conductorului excitat.
Concluzia: impulsul electromagnetic , la tensiuni inalte circula si in afara conductorului, ca printr- un al doilea conductor-  dielectricul inconjurator- devenind, pentru o raza suficienta, conducator electric.


De aici rezulta ca rezistenta electrica pe calea de  impuls electromagnetic poate avea  efect atat in conductor cat si in afara lui ( la tensiuni inalte).
De asemeni rezulta ca ceea ce numim " curent electric" poate circula atat intrinsec, in masa conductorului, cat si in afara lui. 
Rezistenta electrica apare deci ca o rezistenta fluidica la inaintarea frontului de unda a impulsului electric, si se poate manifesta atat in conductor cat si in afara lui.


Eu intuiesc ca toate aceste efecte se manifesta in conductor sau in afara lui dupa legi elicoidale, asa incat demersurile lui ABEL le vad foarte binevenite.
Sapaturile pe acest front ne pot aduce la lumina aspecte noi.
Sper de asemenea ca in urma unor noi experimente sa mai pot veni cu premize concludente practice care sa lamureasaca mai bine rezistenta electrica.
In viziunea mea este foarte important sa intelegem cat mai multa fenomenologie si sa nu ramanem blocati in aparatul matematic.

Tot in urma unor tatonari experimentale, am observat ca se obtin parametri optimi la o bobina, daca se respecta o anumita geometrie a bobinei, care presupune un anumit grad de curbura a sarmei, un anumit grad de torsiune a solenoidarii, un anumit pas al spirelor.
Cu alte cuvinte, dintr-o sarma conductoare de lungime data, se obtine un efect maxim daca se gaseste o geometrie elicoidala optima pentru infasurarea bobinei.
Desi acesti parametri sunt geometrici, nu dinamici, pot avea o oarecare relevanta in fenomenologia elicoidala.
Adica in sensul ca se poate ajunge la intelegerea fenomenelor micro pornind de la exterior ( macro) si mergand catre interior. Totul se comporta unitar, ca intr- un organism viu si e greu de definit rezistenta electrica doar ca un fenomen localizat izolat, undeva pe un capilar .

Multumiri si lui BORDAN pentru descrierea efectelor la tensiuni foarte inalte.

Referitor la subiectul topicului, am câteva întrebări.

Dacă definim curentul electric ca fiind mișcarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică, este ca și cum am defini timpul folosind cuvântul timp.

Ce este sarcina electrică ?

De ce plasticul, spre exemplu, nu permite trecerea curentului electric, în timp ce metalul permite ?

Firește, mă refer la o explicație mai profundă, poate ceva legat și datorat structurii atomului.

De ce magnetul atrage fierul și nu atrage aluminiul, spre exemplu ?
Sau care este sensul, fierul atrage magnetul sau magnetul atrage fierul ?

Întreb asta pentru că, deși poate pentru voi pot părea banalități, pentru mine nu sunt și v-aș fi recunoscător cu un răspuns.

Curentul electric este definit ca fluxul densității de curent printr-o suprafață. Densitatea de curent este un vector care în fiecare punct din spațiu este egal cu produsul dintre densitatea de sarcină în acel punct și viteza ei tot în acel punct. Fluxul printr-o suprafață înseamnă în mod intuitiv câtă sarcină îți străpunge acea suprafață în unitatea de timp, ceea ce este tocmai intensitatea curentului electric.

Plasticul (și toate materialele izolatoare) au o structură moleculară complexă în care electronii sunt foarte strâns legați de moleculele cărora aparțin. La aplicarea unui câmp asupra unui asemenea material, dacă există suficientă mobilitate în molecule și acestea manifestă multipoli electrici, ele se pot reorienta sub influența câmpului astfel încât să polarizeze materialul. Curentul electric are însă nevoie de sarcini care să se poată mișca liber sub influența câmpului, ori aceasta este situația dintr-un metal. La nivel microscopic, un metal are o structură simplă, numită rețea cristalină, în care ai practic așezați atom lângă atom. Această așezare permite ultimilor electroni ai fiecărui atom să scape de la un nod al rețelei la altul, fiind liberi să ”hoinărească” prin conductor. Mișcarea lor este complet dezordonată, iar când aplici o tensiune electrică, peste ea se suprapune forța care îi face să ”plutească” în direcția câmpului.

Legat de ultima întrebare, proprietățile magnetice ale materiei se datorează exclusiv mecanicii cuantice a electronilor din structura lor. S-a demonstrat că într-un solid descris de la temelie numai de legi clasice, orice formă de magnetizare dispare dispare. Fierul este unul dintre puținele materiale feromagnetice, adică în condiții obișnuite este un magnet permanent. Acum, pentru ca un material să răspundă la câmpul magnetic al fierului, trebuie să posede la rândul său o magnetizare, care este fie intrinsecă (cum e cazul fierului) fie poate fi indusă de un câmp electromagnetic extern. Explicații suplimentare simple și clare pe această problemă nu pot să-ți dau chiar acum, mă mai gândesc.

Totuși omuledinlună, ce este sarcina electrică ?
Ce a determinat oamenii de știință să considere sarcina electronului negativă, iar cea a protonului pozitivă ?
Dar mai important pentru mine, ca să înțeleg mai bine ce vorbiți, ce este sarcina electrică ?
Mulțumesc pentru explicațiile pe care mi le-ai dat deja.

Ok, hai s-o luăm așa. Fenomenologic, știm că sarcina există. Faptul că e de două feluri este iarăși un adevăr dat de Natură, că le spunem pozitivă și negativă este însă doar o convenție. Puteam să luăm sarcina electronului pozitivă și pe cea a protonului negativă, asta nu schimba fizica cu absolut cu nimic. Ce este ea de fapt, asta din câte știu eu e încă o întrebare deschisă (dar s-ar putea să mă înșel!). Cea mai mare realizare de până acum (din punct de vedere teoretic) cred că rămâne cea a lui Dirac. El nu a reușit să spună ce este sarcina electrică, dar a arătat că dacă există și sarcină magnetică (în exact același sens în care există sarcină electrică) cele două sunt cuantificate.

Unde este sarcina în explicațiile mele? Peste tot! Densitatea de sarcină din definiția curentului electric tocmai la asta se referă, la densitatea de purtători de sarcină (presupuși aici a fi implicit liberi). Toți electronii din materiale poartă sarcină electrică, și datorită ei cuplează la câmpul electric, ”rotind” molecula de care sunt legați sau străpungând prin rețeaua conductorului. La magnetizare mecanismul este ceva mai complicat, acolo joacă un rol și spinul lor (grad de libertate suplimentar care există numai în mecanica cuantică) și faptul că sunt fermioni.

omuldinluna a scris:...  Fundamental în această teorie e tocmai coeficientul ăla ...

Fundamental in aceasta teorie e acel coeficient functie de material, sau materialul. Dar, oare, "materialul" e fundamental pentru intreaga gama de fenomene observate? De ceea ce se intampla in realitate, nu pe hartie?

Si aduc atentiei tot fulgerele, ca am vazut ca va plac, care au preferinte pentru anumite zone unde exista o combinatie de materiale din mai multe elemente chimice, care din izolatoare in conditii normale, “ceva” le transforma in semiconductoare si conductoare.

Sau altceva, rezistenta electrica a corpului omenesc. Se considera, din practica, o valoare medie a rezistentei electrice R=1000 ohmi, dar care, in momentul producerii unui soc electric, depinde de mai multi factori: tensiunea la care este supus corpul; locul de pe corp cu care omul a atins elementul de sub tensiune; suprafata de contact; umiditatea mediului inconjurator; durata de actiune a curentului, etc.

Dar, tot din practica, pot sa va spun ca sunt oameni care efectiv pot controla rezistenta lor, fenomen pus la zid de “normal”. Pot sa-si controleze rezistenta sa lucreze la 380 V, de exemplu, fara manusi si cisme electroizolante, sa nu mai zic altceva sa-i zgarii tare pe creier pe cei mai … rezistenti … Unde ii “functia” de material aici?

Rezistenta electrica, in materialele pe care le folosim, este in principiu cunoscuta, fiindca de aceea le-am fabricat, dar e aceeasi cunoastere limitata la care ne-am si suntem supusi. Universul nu are nevoie de conductoare cu care sa transmita energia, si cum am mai spus, daca noi avem cele cinci simturi cu care receptionam cinci feluri de “curenti”, cel putin atatea feluri de “curenti” ar trebui sa gasim si in exteriorul nostru, fiindca noi suntem copia fidela a universului.

Ai un talent fenomenal în a divaga de la subiect și a o lua în bălării.

Nu am specificat eu clar care sunt premizele de la care îmi pornesc argumentația, sau chiar nu știi să citești?

Fundamental in aceasta teorie e acel coeficient functie de material, sau materialul. Dar, oare, "materialul" e fundamental pentru intreaga gama de fenomene observate? De ceea ce se intampla in realitate, nu pe hartie?

Nici n-am avut vreo pretenție să vorbesc despre întreaga gamă de fenomene observate, m-am referit strict la coducția electrică în metale, sub acțiunea unui câmp static, căci din câte știu, numai în acele condiții există acea relație între rezistență și geometria conductorului, lucru de care întreba Abel. Am pomenit eu ceva de corpul uman, fulgere, creieri și alte cele? Fă un circuit cu conductori metalici în curent constant, și dacă nu îți dă legea lui Ohm pe aparate (și nu pe hârtie) eu fac presiuni asupra comitetului Nobel să te premieze, că ești prea deștept pentru planeta asta.

Am și specificat că în semiconductori sau nanoelectronică această lege nu mai este valabilă. Într-un sistem atât de complex cum e corpul omenesc, cu atât mai limpede e că răspunul acestuia la un stimul electric este cu totul altul. De unde și până unde ai concluzionat că dacă rezistența electrică are un sens într-un anumit context, trebuie să aibă același sens în orice context?

Doamne, ce dragi îmi sunteţi! Vă mulţumesc pentru că vă străduiţi alături de mine!

Eugen a semnalat ceva foarte important: că geometria traiectoriilor sarcinilor nu coincide cu geometria conductorului. Ce să mai spun de observaţia privind forma bobinei? Este genială! Numai un fin observator putea constata aşa ceva! Într-adevăr, dacă veţi piscăli la forma bobinelor, veţi da cumva de Fizica elicoidală. Nu ştiu cum, dar sunt convins că teorema de recurenţă a formulelor lui Frenet (fără de care Fizica elicoidală este incompletă) are un cuvânt tare greu de spus în legătură cu structura câmpului magnetic al bobinelor.

Şi nu este de lepădat nici observaţia lui Eugen privind impedanţele, căci nu este exclus ca între impedanţe şi parametrii traiectoriei să fie o legătură completă. Ba mai mult, nu este exclus ca în ultimă instanţă orice rezistenţă electrică să fie de fapt un ansamblu (sumă) de impedanţe.

Ingineri dragi, lucraţi la aceste lucruri! Eu voi încerca să vă fiu aproape cu Fizica elicoidală şi să integrez cumva rezultatele voastre în această interesantă teorie.

Eu nu înțeleg nelămurirea lui eugen legată de ”obiectul” care se deplasează cu aproape 2/3 din viteza luminii prin conductor. Nu e nici o undă ”eterică”, e tocmai câmpul electric aplicat! Datorită faptului că acesta se propagă atât de rapid, antrenând toți electronii liberi ”instantaneu”, se aprinde becul în clipa în care am apăsat întrerupătorul.

Mai departe, apariția unui câmp magnetic care înlănțuie conductorul străbătut de curent permite menținerea echilibrului energetic. Într-un conductor în care am un câmp electric static, energia câmpului trebuie să fie constantă în timp, și totuși acesta pierde energie, transmițând-o către particule? De unde își ia energia înapoi? Păi de la sursa circuitului! Câmpul magnetic care apare pe suprafața conductorului cuplează la cel electric, și ce rezultă este o undă electromagnetică ce străpunge suprafața, intrând în conductor. Dacă o să facem socoteala pe un model simplu (ca un exemplu, că există și teoremă generală, independentă de geometrie), cu un conductor cilindric omogen, o să vedem că energia pierdută de câmpul electric către particule este balansată exact de energia electromagnetică ce pătrunde în conductor de la sursă, prin suprafața acestuia, sub forma undei electromagnetice.

Scuze pentru paranteză, dar ăsta e unul dintre cele mai frumoase fenomene din Natură!

OMULDINLUNA,

La timpul potrivit voi incerca sa revin asupra a ceea ce ai exprimat.
Deocamdata, viziunea mea asupra fenomenologiei abordate si de tine se sprijina pe rezultate de laborator si voi incerca sa plec de acolo spre concluzii teoretice,nu invers.
 Unele detalii practice s-ar putea sa-ti scape. Si mie la fel. 
Sa avem rabdare pana la o etapa practica concludenta.
Stiinta oficiala nu spune toate secretele. Cel putin asa percep eu.
Pe unele trebuie sa le aflam si stapanim singuri.
Nu am incredere 100% in ce-mi spune comunitatea stiintifica.
Vorba lui Bordan: realitatea e una, icoana pe care i-o construim alta.
Nu te contrazic deocamdata in ceea ce spui. Este intelegerea ta, viziunea ta.
Eu imi propun sa inteleg si sa observ cat mai fidel posibil comportarea materiei.
De aceea prefer sa privesc direct in fenomene-cat ma pricep- scurtcircuitand pentru o clipa formularile teoretice consacrate. Asta nu inseamna ca vreau sa demolez formularile viabile, care functioneaza.

Datorez laboratorului, lucruri pe care nu reusisem sa le inteleg niciodata, din nici o carte, de la nici un profesor.
Consider ca exista un exces, o inflatie de teorie , in dauna practicii.

Sunt sigur ca vom putea construi un limbaj stiintific comun- teoreticieni si practicieni- asa incat si unii si altii sa invatam reciproc de la ceilalti.
Consider subiectul deschis, sper sa nu fi plictisit cu divagatiile mele.

Observațiile tale de natură experimentală sunt foarte pertinente, și corecte. Chiar ți-aș propune o colaborare, pentru când ai timp.

Propun să facem împreună cel mai simplu experiment posibil din electromagnetism, anume să studiem chiar conducția într-un circuit metalic, sub acțiunea unui câmp electric static. Sarcina ta o să fie să faci experimentul propriu-zis și să furnizezi datele experimentale, iar eu voi verifica dacă teoria electromagnetică clasică, aplicată pe condițiile reale ale acelui circuit, va fi în stare să reproducă și să explice rezultatele experimentului. Ne putem muta ulterior și la lucruri mai sofisticate, cum ar fi o banală tensiune variabilă, dar cred că ar fi bine să începem cu ceva simplu de tot.

Gândește-te la asta. Cred că am putea face niște lucruri destul de simple, dar foarte frumoase.