Матмоделирование процесса обучения Vol 21 Ток - поток


Электрический ток в электролите

На текущий момент остался нерассмотренным вопрос о протекании электрического тока в нашей жидкости.
  1. Теперь наша модель полагает полную или значительную степень ионизации, так что имеем полное право говорить не об электрическом токе в жидкости, а именно о токе в электролите.
  2. Формально сила тока определена как электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени, но природа нашей модели недостаточно строга для того, чтобы однозначно утверждать, будет ли электролит электрически нейтральным. Тем не менее предыдущий раздел подсказывает что молекул–знаний (один знак) будет много. Это во-первых. А во-вторых, мы подтвердили необходимость дополнительных регулярных инъекций молекул–знаний, а подобное действие постоянно будет нарушать характер локального распределения зарядов.
Взято с ppt Онлайн
В таком случае да, по электролиту потечёт ток и фактически вся труба представляет из себя проводник тока.
  • В физике направление сила тока берётся по направлению движения положительных зарядов. Так как в нашей модели заряды обоих знаков движутся в одном направлении, то упрощённом виде сила тока $I = \mu evS$ равна произведению четырёх параметров:
  • концентрации зарядов $\mu$,
  • величины заряда $e$,
  • скорости перемещения заряда $v$,
  • площади поперечного сечения проводника $S$.
В нашей модели точные вычисления затруднены, так как отрицательно заряженные молекулы–знания могут иметь разные величины зарядов это раз, а во-вторых — происходит их постепенное и непрерывное поглощение, то есть концентрация непостоянна и суммарный отрицательный заряд уменьшается по ходу протекания по каждому элементарному отрезку. В логике нашей модели некоторое количество молекул будет оставаться невостребованным, поэтому разумно предположить, что суммарный отрицательный заряд всегда будет больше суммарного положительного заряда частиц на любом участке (сечении) трубы. В то же время поглощение молекул–знаний движущимися частицами–учениками тоже задаёт невозрастающую функцию и $\mathrm{d}Q\ne 0$ с обеих точек зрения. То есть величину силы тока в электролите можно считать постоянной только с большой натяжкой.
В этом отношении куда интересней сторонний эффект от протекания тока по проводнику: наличие тока $I$ означает выделение тепла в количестве $Q=I^2R\Delta t$ в проводнике сопротивления $R$ за промежуток времени $\Delta t$, причём на уровне модели этот автоподогрев присутствует по всему объёму жидкости на участках неразрывного потока.

С учётом предыдущих параграфов видно, что сила тока прямо пропорциональна скорости движения зарядов и в нашем случае дополнительно должно выполняться условие неразрывности $\large\frac{\mathrm{d}Q_{+}}{\mathrm{d}t}=\frac{\mathrm{d}Q_{-}}{\mathrm{d}t}$ (заряд!!! молекул знаний полностью поглотит частица-ученик; с массой молекул знаний это не совсем так - неоднократно говорилось ранее) которое проще проанализировать для молекул–знаний, а не для частиц–учеников. Для последних скорости движения непостоянна, то есть численная оценка $\large\frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}\approx\frac{\Delta Q}{\Delta t}$ должна выполняться не по абстрактной плоскости сечения (диску без толщины), а по объёму тонкой «таблетки».
Так как скорость движения молекул знаний определяется в первую очередь давлением жидкости, то есть зависит от давления(ий) создаваемых насосом(ами) и плотности электролита в целом, то оценить силу тока по динамике поглощения молекул гораздо проще.
Работа с электростатикой производится теоретически, игнорируя что они перемещаются из своего начального положения в некоторое конечное, определяемой суперпозицией сил. Всё становится гораздо сложнее при дополнительном влиянии внешних сил. Возникающее движение, появление электрического тока и нагревание электролита будет только одной, причём наиболее простой частью возникающего процесса.
На самом деле каждый из движущихся зарядов индуцирует вокруг себя магнитное поле (закон Био–Савара–Лапласа).

И если внутри проводника (электролита в трубе) взаимные воздействия частиц компенсируются, то извне проводника суперпозиция этих полей уже не может быть проигнорирована. В простейшем случае (см. рисунок) для «однородного» тока в проводнике бесконечной длины величина магнитной индукции B создаваемого им магнитного поля прямо пропорциональна величине тока $I$ и обратно пропорциональная расстоянию $r$ от абстрактного проводника.
Генерация собственного магнитного поля поднимает не просто вопрос о его взаимодействии с внешними магнитными полями, а о том какую педагогическую функцию несёт или выражает магнитное поле вообще, как его физические характеристики и параметры соотносятся с педагогическими проявлениями, а так же есть ли особенности в интерпретации действий собственного и внешнего магнитных полей.


Комментарии

Отправить комментарий