Fenomene Electromagnetice

Rezumarea primului mesaj :

Un topic pentru postarea unor fenomene electromagnetice (electrostatice, electrodinamice, magnetice, magnetodinamice, electro-magnetice, sau altele derivate), intalnite de cercetatori, experimentatori, inventatori, amatori, etc.

Pentru inceput, o enumerare a catorva fenomene comune in experimente gen Tesla, Newman, Hendershot, etc:

-rezonanta electromagnetica.
-suprapunerea in faza a fluxului magnetic inductor cu cel indus.
-polarizarea energiei magnetice latente preexistente la nivel microscopic (Newman).
-discontinuitati ale densitatii energiei magnetice la suprafata de separare a doua medii diferite.
-bobinarea unui solenoid direct pe magnet permanent.
-ruperea unei linii de camp magnetic terestru (Hendershot).
-unda electrodinamica (TESLA).

Poate asta ajută:
http://www.scientia.ro/stiinta-la-minut/64-scintilatii-stiintifice-chimie/1458-legatura-metalica.html

omuldinluna a scris:Cum poți mă să fii în halul ăsta de rigid. Cum adică explicație de manual? Aia e fizica, pentru numele lui Dumnezeu. Într-un metal energia minimă necesară pentru ca un electron să poată conduce e sub energia ultimei stări ocupate, adică pe românește există electroni liberi în metal. Care-i explicația ocolită? Să încerc pe altă limbă? Nu vine câmpul și-ți smulge electroni din atm, că e prea slab, dar electronii sunt deja dezlegați de nucleu, datorită structurii rețelei.

Într-un semiconductor ai nevoie de un mecanism de declanșare a conducției, datorită acelui prag dintre banda de conducție și cea de valență. Du-te și întreabă orice electronist dacă nu mă crezi pe mine.

N--o să mă mai obosesc să-ți răspund o vreme, că e clar că n-am cu cine. Să fii sătănos, toate bune!

Suntem pe frecvente diferite.
Eu incerc sa aprofundez fenomenul dincolo de manual ,iar tu imi dai retete gata stiute.
Cred ca ai uitat pe ce forum suntem!
Ce intelegi tu prin electroni liberi ?
(apartin unui atom sau se ,,plimba '' prin metal)
Cand nu trece un curent prin metal exista electroni liberi ?

Ce este aia :
Într-un metal energia minimă necesară pentru ca un electron să poată conduce e sub energia ultimei stări ocupate, adică pe românește există electroni liberi în metal.

In conductori, electronii liberi strabat conductorul de la un capat la altul
sau sar de la un atom la altul completand golurile ?

CAdi a scris:Cand nu trece un curent prin metal exista electroni liberi ?

Da, sunt tocmai electronii de valenţă, care în cazul metalelor sunt puşi în comun, astfel încât se mişcă "liber" de la un ion poziitiv la altul.
Ai citit linkul de mai sus?

Razvan,
nu-l mai ajuta ,lasa-l sa raspunda el punctual la toate intrebarile.

El ţi-a tot răspuns; m-am gândit că alt mod de exprimare te ajută să înţelegi mai bine.

Razvan,
Unui electron ii trebuie o energie suplimentara ca sa se desprinda din atom.
Chiar daca este pe ultimul strat si este slab legat de atom .
Acest lucru se datoreaza unui factor extern.
Daca la temperatura mediului ambiant exista electroni liberi care se desprind si
trec de la un atom la altul fara sa actioneze un factor extern ,
cu atat mai mult la trecerea curentului electric si nu trebuie
sa fie de ordinul KV(caci 220V te pun la pamant) acest lucru este amplificat .
Altfel carui fapt se datoreaza ca se gasesc electroni liberi in metale,la
temperatura mediului ambiant ,daca nu cresterii energiei suplimentare
(temperatura mediului)care are ca rezultat desprinderea acestora?
Pe mine nu ma multumeste raspunsul ca datorita structurii cristaline.
Este si asta o explicatie si chiar daca benzile de valenta sunt diferite la
conductori,semiconductori si izolatori nu este suficient
acest lucru ,dovada ca si cristalele in anumite conditii proceseaza curentul
electric.
Acest lucru caut eu sa-l lamuresc si tot primesc raspunsuri dupa manual
ca ei exista si gata si ca apartin benzii de valenta...
Apoi ,cand apare miscarea dirijata datorita curentului electric ,electronii
completeaza golurile in alti atomi ,in timp ce electronii initiali migreaza si
tot asa ...
Altfel conform altei teorii ar trebui sa avem o mare de electroni,si e mai simplu asa,
care se plimba printre atomi in metal si la aparitia curentului electric strabat
conductorul de la un capat la altul iar dupa incetarea lui electronii se ,,linistesc''
ramanand in continuare printre atomii descompletati.
Intrebarea este care dintre cele doua situatii reflecta realitatea ?
Insist sa lamuresc aceasta problema (chiar cu riscul de a fi luat peste picior )
pentru ca exista o mare confuzie la acest nivel de intelegere.

Vrei sa spui ca la aparitia unui curent electric ,electronii se izbesc de atomi , deviaza,
si strabat conductorul de la un capat la altul ?

Vreau să spun exact ce am zis: "Completarea golurilor are loc tot timpul, în absenţa curentului electric, de-aia spunem că electronii se mişcă liberi; la apariţia unei diferenţe de potenţial, electronii se deplasează orientat prin conductor, de la un capăt la altul, sub acţiunea diferenţei de potenţial."
Nu se izbeşte nimic de nimic.

omuldinluna a scris:

Uite cam ce se întâmplă în conductor (fă click, forumul nu acceptă .svg).

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Electrona_in_crystallo_fluentia.svg

Uite ce a spus omuldinluna despre fenomen .

Am si eu o observatie :
Daca ai o viteza a electronului de 2.19 x10^6 m/s ce crezi ,ii trebuie
68 de secunde sa strabata 1 cm de conductor la aparitia unei diferente de potential cum ai scris ??

Razvan a scris:Vreau să spun exact ce am zis: "Completarea golurilor are loc tot timpul, în absenţa curentului electric, de-aia spunem că electronii se mişcă liberi; la apariţia unei diferenţe de potenţial, electronii se deplasează orientat prin conductor, de la un capăt la altul, sub acţiunea diferenţei de potenţial."
Nu se izbeşte nimic de nimic.

Nu cred că lucrurile stau așa, referitor la goluri, din următorul motiv. ”Golul” din semiconductor este o vacanță lăsată de un electron care a trecut din banda de valență în banda de conducție. Un alt electron din banda de valență, cu o energie mai înaltă, poate decade pe locul lăsat liber. Fenomenul se produce în cascadă, și e posibil ca fotonii emiși să poată la rândul lor lansa mai departe alți electroni în banda de conducție.

Într-un metal însă, conducția este realizată de electronii din partea benzii de valență care se suprapune peste banda de conducție. Într-un metal nu apare astfel curentul de goluri, pentru că acele goluri nu se formează niciodată. Dacă vrei, electronii sunt legați până la ultima stare de sub banda de conducție, iar toții electronii cu energie mai înaltă sunt deja electroni liberi, deci nu are cine să decadă pe stări legate care să fie vacantate.

Izbituri sunt pe drumul electronilor, tocmai asta este proprietatea principală a unui conductor ohmic, disiparea. Ciocnirea electronilor electronilor de nuclee duce la relația liniară dintre intensitatea curentului electric și tensiunea aplicată.

Izbiturile astea ,se datoresc ciocnirilor electronilor de nuclee ?  

Ciocnirea electronilor electronilor de nuclee duce la relația liniară dintre intensitatea curentului electric și tensiunea aplicată.

Este un fel de a spune, ciocniri, pentru ca de fapt nu exista nici o ciocnire, ci electronii se comporta ca un fluid, in care ei sunt ca niste molecule in continua agitatie. Cu cat tensiunea este mai ridicata, cu atat diferenta de "presiune" (potential), intre capetele conductorului este mai mare. In circulatia sa curentul este dat de numarul de electroni ce traverseaza o sectiune, iar tensiunea este data de "presiunea" (diferenta de potential) care imprima viteza de deplasare a electronilor prin conductor.
Mai mult, electronii in timpul deplasarii lor, isi orienteaza spinul invers directiei de deplasare, ceia ce face ca momentele magnetice (magnetonii Bohr) sa se insumeze dand nastere unui camp magnetic in jurul conductorului.

Virgil, e și un alt mod de la privi apariția câmpului magnetic în jurul conductorului, care ține de conservarea energiei. Câmpul electric din interiorul conductorului este constant, deci energia electromagnetică din interiorul conductorului este la rândul său invariantă în timp, și cu toate astea trecerea curentului produce efect Joule. Efectul Joule este datorat transferului de putere de către câmpul electric către particule, deci asta implică faptul că energia electromagnetică scade în timp în conductor, fiind transferată de la câmp către particule. Cum rezolvi paradoxul ?

Deci pana la urma avem ciocniri ale electronilor cu nucleele sau nu ?  

Evident, dar oricum, cel puțin în discuții cu tine n-are sens să intru în alte amănunte. Sunt mai multe șanse să răsară spontan în spațiul extragalactic un creier care să aibă amintiri despre o viață pe care nu a trăit-o, decât să pricepi ceva. Fugi repede și caută printr-un manual, vezi dacă ai cu ce să mă prinzi.

Esti amuzant !Crezi ca asta caut ?
Citeste articolul pe care i l-am scris lui Razvan (12:16)
Esti asa sigur pe tine !
Crezi ca electronii ajung sa se izbeasca de Nucleu si sa scape teferi ?

Eu vreau sa studiem fenomenul indeaproape nu sa tragem concluzii gresite !
Dupa manual reciti tu , eventual.
Si mai lasa tonul asta ,aici incercam sa lamurim niste lucruri ,nu-i unul mai cu
mot ca altul ! OK ?

Efectul Joule este datorat transferului de putere de către câmpul electric către particule, deci asta implică faptul că energia electromagnetică scade în timp în conductor, fiind transferată de la câmp către particule. Cum rezolvi paradoxul ?

Cred ca paradoxul este rezolvat de supraconductori la temperaturi negative, care produc totusi campuri magnetice la trecerea curentului electric, fara a avea pierderi prin efect Joule.

Pana la efectul Joule , trebuie lamurit mecanismul purtatorilor de sarcina
deoarece acest lucru a ramas in ceata pe Pamant nu stiu daca si pe
...Luna   (electronii se izbesc de nucleu)

Dupa ce am vazut opiniile voastre(ma refer la Razvan si  Omuluidin luna) in ceea ce priveste
viteza de drift a electronilor si modul de realizare a acestui lucru iata si mecanismul care are loc  :
Conductoarele metalice contin electroni de valenta ,care sunt slabi legati de nucleu si la temperatura
mediului ambiant capata o energie suplimentara circuland liber prin conductori in banda de valenta.
Deci putem spune ca electronii circula liberi printre ionii retelei cristaline a metalului.
Aceasta circulatie nu se face oricum ( este o miscare  haotica datorita agitatiei termice) si este
ingreunata de ciocnirea electronilor cu ionii retelei cristaline , ciocniri in urma carora viteza de drift
se anuleaza.
Electronii raman un timp in stare legata cu ionul cu care s-au ciocnit ,formand un atom neutru.
Electronii (de valenta ai noului atom) se desprind dupa un timp fiind aruncati de pe orbita din nou
in banda de valenta.
Daca aceste conductoare se gasesc sub influenta unui camp electric peste miscarea lor dezordonata
se suprapune o miscare ordonata ,adica urmeaza urmeaza sensul campului electric.
In functie de intensitatea campului electric ,electronii capata o anumita forta ,astfel incat ei sunt accelerati
in timpul ciocnirilor  cu ionii  retelei capatand o miscare uniform accelerata in directia campului electric.
Se poate spune ca raman acum  o perioada de timp extrem de scurta captivi in atom.

Viteza de drift se poate spune ca este viteza medie a electronilor pe un anumit interval
(de exemplu intre doua ciocniri cum se ia de obicei in calcule, sau pe o portiune de conductor)

Acum revenim la intrebarea initiala :
Mai este acelasi electron ?

P.S.(pentru omuldin luna)
Electronii nu se izbesc de nucleu niciodata.Din aceasta cauza te-am intrebat de 2-3 ori.
Exista fenomenul de captura K, cand un electron este captat de un proton rezultand un neutron si un neutrino.
Acest proces este  rar intalnit.

Din moment ce benzile energetice sunt întrepătrunse într-un metal, electronii din porțiunea comună nu sunt nici măcar ”slab” legați, ci sunt liberi, dar confinați în interiorul rețelei cristaline. Ca să explici de ce metalele au o asemenea structură energetică ai nevoie de mecanica cuantică. Nu prea e o chestie pe care s-o poți explica satisfăcător în cuvinte și analogii clasice, mai departe de explicația de natură chimică din articolul lui Răzvan.

Apoi, acești electroni liberi circulă haotic prin rețea, fiind împrăștiați de câmpurile celorlați electroni și de câmpurile nucleelor. Sunt de acord că termenul ”izbit” poate să fie prea dur, cel puțin până să dai drumul la câmp, dar interacția cu ionul e până la urmă cu nucleul, că acolo e masa concentrată, electronul fiind de 1000 de ori mai ușor ca un nucleon, cât și sarcina pozitivă a ionului. Dacă forțezi puțin lucrurile, pentru un electron, ionul este o particulă cu sarcină egală și de semn contrar, dar cu o masă enormă comparativ cu a lui, ori astea amândouă sunt concentrate în nucleu. Revenind la discuție, datorită circulației haotice nu există un curent electric net.

Cu afirmația următoare nu sunt neapărat de acord. Din moment ce electronul este în banda de conducție, el nu poate fi capturat. Numai dacă se întâmplă să fie frânat suficient de câmpurile in jur, cât să ajungă în banda de valență, atunci da, dar problema e că trebuie să existe o stare neocupată la care să fie legat. Nu pot comenta mai mult de atât acum, dar e clar că dacă toate stările din banda de valență sunt ocupate, cei din banda de conducție nu au cum să fie capturați de un ion, pentru că nu sunt locuri libere. Locurile libere din zona întrepătrunsă a benzilor nu mai sunt stări legate, ci stări libere.

Acum când aplici un câmp electric, le imprimi electronilor liberi o forță în direcția câmpului. Electronii sunt accelerați de câmp, dar pierd energia câștigată când se izbesc de ioni (nu în sensul de contact mecanic, în sensul de interacție între câmpuri), și o iau de la 0 înapoi în derivă.

Nu cred că se poate spune că sunt captivi, nici măcar pentru perioade scurte, decât dacă se nimerește să existe un loc liber în respectivul ion, la o energie sub limita benzii de conducție.

Într-adevăr, viteza de drift e viteza medie cu care electronii străbat conductorul. Ca răspuns la întrebare, da, dacă faci o analiză clasică, e vorba de același electron, că din punct de vedere clasic particulele sunt discernabile, îi atașezi fiecăreia o ecuație de mișcare și faci socotelile.

Din punct de vedere cuantic, nu se mai pune problema discernabilității particulelor. Acolo ai alte metode de lucru.

O nouă zi, încercăm din nou.  

Ai o afirmatie si negatie in acelasi articol:
Odata spui ca electronul se izbeste de nucleu
(iar continui cu p****** asta) iar odata afirmi ca se izbesc de campul
magnetic al ionului. M-am gandit si eu ce-i drept la acest lucru
dar dupa o sumara judecata ,nu am acceptat ipoteza, deoarece avem
ioni ,nu atomi neutrii unde locurile sunt deja ocupate ...
Cred ca ,pentru un timp foarte foarte scurt electronii capata o
,,franare'' deoarece goluri orbitale exista la ioni si ei intra oarecum in
sfera de atractie a campului magnetic dezvoltat de protonii din nucleu.

Ciocnire înseamnă și interacția prin câmp, nu numai contact mecanic direct. Ăsta-i termenul folosit în toată fizica. Dacă nu-ți place, poți să-i spui împrăștiere, dar e același lucru. Poți să lărgești puțin limbajul, ori că spui izbire sau împrăștiere pe nucleu, ori pe câmpul nucleului, ori pe câmpul ionului, e destul de clar la ce te referi aici. N-au electronii ăștia suficientă energie cât să intre efectiv în nucleu, dar tot interacționează prin câmp.

Încă odată, locurile ”libere” din atomi (ioni, cum vrei să le spui) sunt cele care deja pătrund în banda de conducție, deci nu pot lega electroni la ele. Trebuie să ai cumva un electron smuls de mai jos din banda de valență, ca să aibă electronul tău unde să cadă. Nu e imposibil, nimic nu-i imposibil pe lumea asta, conform mecanicii cuantice  , dar e cam irelevant când ceea ce discuți e trasportul ohmic prin conductor. Are relevanță 0 că într-un fir de cupru macroscopic, un electron din cine știe câte milioane de triliarde rupe barierele fizicii. E complet insesizabil și deci neverificabil. O analiză microscopică foarte atentă e necesară însă când discuți circuite microscopice.

Ai scris de mai multe ori câmp magnetic în mesaj, poate vrei să spui electric de fapt? Câmpul magnetic n-are cum să-i atragă, doar le poate devia traiectoria, că acționează mereu perpendicular pe viteza lor.

Da,ai dreptate...(mai fac si eu greseli ca si tine !  

Cum spuneam, cine nu muncește (sau nu gândește) nu greșește, iar cine muncește (gândește) mult, greșește mult. Important e să nu persiști în greșeală.

Oricum, revenind la subiect, eu sunt complet satisfăcut de o explicație la nivel de fenomen. Pot să accept ca un fapt empiric dat legile care guvernează câmpul electromagnetic (ecuațiile lui Maxwell) și interacția acestuia cu sarcinile electrice (forța Lorentz). Că într-un metal există în orice condiții sarcini libere pot iar să accept iar ca un fapt empiric dat. Până la urmă, dacă ai o cavitate într-o bucată de metal aflat într-un câmp electrostatic extern (nu e un circuit, doar o bucată de metal în câmp), cavitatea este complet ecranată, ori asta este o dovadă clară că există sarcini libere în material, care migrează spre suprafață sub acțiunea câmpului și ating o configurație de echilibru în care îl anulează în interior. Mai ai de adăugat un alt fapt empiric, anume că fenomenul de conducție electrică în metale este disipativ.

Cu aceste observații n-ai decât de scris ecuația de mișcare a unei sarcini electrice în prezența unui câmp electric (nu neapărat static) într-un mediu disipativ și dacă o rezolvi obții toată informația relevantă pentru fenomen. Mediile polarizabile sunt o extensie imediată, nu trebuie decât să adaugi un termen în ecuație care să includă interacția dintre sarcini legate în interioriul materialului și câmp.

Cine e specialist în electrotehnică probabil că știe să meargă dincolo de acești pași, spre alte finețuri, dar încă odată, așa la nivel de cultură generală, pentru mine e suficient. După cum vezi, dacă mergem la nivel microscopic doar ne prindem urechile. Acolo e de săpat când abordarea de mai sus nu mai ține, că e clar că dacă întregul tău circuit are dimensiuni comparabile cu ale unui singur atom, conducția electrică nu mai e descrisă de legea lui Ohm .

Am atasat acest comentariu aici pentru ca mi s-a parut potrivit la subiect.

Daca mergem la nivel microscopic, electronul trebuie privit ca un ghem de unde, care interactioneaza cu mediul atat electric cat si magnetic. Electronul se deplaseaza intr-un camp electric, numai daca circuitul este inchis, deci liniile de camp electric sunt traiectorii inchise, ce strabat si sursa de curent, campul electric imprimand electronului doar energie cinetica. Daca electronul se afla in camp magnetic, acesta urmeaza o traiectorie circulara inchisa, fara sa-si modifice energia cinetica, modificandu-si doar energia potentiala. Energia potentiala fiind definita ca energia de pozitie, a electronului aflat intr-un camp central. De data aceasta campul central este dat de campul magnetic conform fortei Lorentz. F=e*v*B; F=m*(v^2)/r; Din aceste relatii, egalandu-le obtinem ca energia cinetica
(m*v^2) este egala cu energia potentiala (e*v*B*r);
m*v^2 =e*v*B*r; sau; Ep=e*v*B*r; Acest mod de abordare nu cred ca este in fizica, asa ca trebuie interpretat cu atentie.

Cum să nu existe  . Tu ai gasit acolo conditia pentru traiectorii circulare intr-un camp central, pe care o obtii la energia minima posibila in potential. Am discutat lucrurile astea foarte amanuntit pe topicul meu. La campul magnetic trebuie sa ai putina grjina, ca rationamentul tine numai daca acesta este perpendicular pe viteza electronului.

energia potentiala (e*v*B*r);
m*v^2 =e*v*B*r; sau; Ep=e*v*B*r

Eu nu am intalnit nicaieri legatura intre energia potentiala si campul magnetic, sub forma aceasta. Campul magnetic daca nu este perpendicular pe directia vitezei, face ca electronul sa capete o miscare pe elice.

In mesajul acesta am discutat clasificarea orbitelor in camp gravitational, dar e valabil la orice camp central.

https://cercetare.forumgratuit.ro/t367-mi537carea-in-camp-central#20328

Acum, revenind la subiect, sunt eu de vina ca spun tampenii cand ma grabesc.   Nu cred ca ai luat corect energia potentiala. Sa presupunem ca ai un camp magnetic static perpendicular pe viteza electronului, orientat in lungul axei z. Atunci, energia potentiala e data e (daca n-am gresit la calcule)



Dupa cum vezi, e vorba de un potential necentral care este dependent de impulsul electronului. Aici, q e sarcina electrica, m este masa elecronului,c e viteza luminii, B e intensitatea campului magnetic, iar Px si Py sunt componentele impulsului electronului pedirectiile x si y perpendiculare pe camp.

Interactia sarcinii electrice cu un camp magnetic e ceva mai complicata decat cea cu un camp electric.

Daca d.p.d.v. electric , sarcinile se atrag (electronul sarcina negativa ,
protonul pozitiva) campul magnetic este cel care asigura echilibru si
tine electronii pe orbita.

Daca d.p.d.v. electric , sarcinile se atrag (electronul sarcina negativa ,protonul pozitiva)  
campul magnetic este cel care asigura echilibru si tine electronii pe orbita.

Nu te contrazic, dar nu inteleg ce cauta acolo viteza luminii, mc, si mc^2. Eu daca calculez un caz concret cu relatia mea, chiar obtin dimensiunile unei energii.

CAdi a scris:Daca d.p.d.v. electric , sarcinile se atrag (electronul sarcina negativa ,protonul pozitiva)  
campul magnetic este cel care asigura echilibru si tine electronii pe orbita.

Eu am o viziune aparte, daca prin campul electric inteleg sa il asociez cu energia cinetica, atunci campul magnetic reprezinta energia potentiala. Balansul acesta intre energia cinetica si energia potentiala pastreaza echilibrul electronului pe orbita. Mai fac o asociere care imi sugereaza acelasi lucru, atunci cand avem un transformator prin care circula curent electric (deci electroni in miscare), prin infasurare avem un camp electric ce se inchide prin sursa. La orice variatie a campului electric, prin miezul transformatorului se inchide un circuit magnetic care reprezinta energia potentiala, care apoi se transforma din nou in energie cinetica in spirele secundarului, stabilind un camp electric care se inchide prin consumator. Acelasi lucru se regaseste la orice unda electromagnetica in care ecuatiile lui Maxwell, exprima trecerea dintr-o forma de energie in alta;