Kondensaattoreista

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Osaisikohan joku vastata tällaiseen...

Lähtötilanne: Kaksi erisuuruista (eri kapasitanssit) kondensaattoria on kytketty pariston kanssa rinnan.

Muutos: Kondensaattorit erotetaan toisistaan ja liitetään uudestaan suljettuun virtapiiriin sarjassa (ilman paristoa).

Systeemin kokonaisvaraus säilyy. Systeemissä alkaa kuitenkin tapahtua muutosta: Suuremmin varatusta kondensaattorista alkaa virrata varausta toiseen kondensaattoriin niin kauan, kunnes niiden jännitteet ovat yhtä suuret.

(1) Miksi varaustasapaino muuttuu?
(2) Miksi varausta liikkuu nimenomaan niin kauan, kunnes kondensaattoreiden jännitteet ovat yhtä suuret?
(3) Sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla tulisi olla sama varaus. Miksei nyt ole?

Sivut

Kommentit (21)

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Tuo johtuu napaisuuden vaihtamisesta. Niitä ei kytketty uudelleen plussa plussaan ja miinus miinukseen. Tuossa tapauksessa ei olisi tapahtunut varauksen siirtymistä.

Koska ne kytketään plussa miinukseen, niin isompi varauksinen varaa pienemmän ja lopputuloksena on että isomman konkan jännitteen napaisuus säilyy, mutta jännite pienenee. Pienemmän konkan napaisuus vaihtuu ja jännite on tietenkin lopputilassa sama kuin isommassa kapasitanssissa. Energian määrä pienenee tuossa paketissa. Se muuttuu lämmöksi virtateitten resistansseissa.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija
Paul M
Tuo johtuu napaisuuden vaihtamisesta. Niitä ei kytketty uudelleen plussa plussaan ja miinus miinukseen. Tuossa tapauksessa ei olisi tapahtunut varauksen siirtymistä.

Kiitos nopeasta vastauksesta, se auttoi ajattelussa jonkun verran. Olet oikeassa. En tajunnut mainita tuosta, mutta näköjään sen pystyi päätellä mainitsemattakin.

Korjatkaa, jos olen väärässä, mutta näin ymmärrän varauksen liikkumismekanismin kondensaattorilevyjen välillä:

Tilanne on siis nyt tämä: -------|+ -|---------|+ -|-------- (suljettu piiri)

Oletetaan, että vasemmanpuolinen kondensaattori (A) on se suuremmin varattu. Sen miinus-navasta lähtee kulkemaan elektroneja toisen kondensaattorin (B) plus-levylle sähköisen vetovoiman vuoksi.

Tavallisesti, kun yksi kondensaattorilevy varataan varauksella Q, toiseenkin kondensaattorilevyyn indusoituu samansuuruinen mutta vastakkaismerkkinen varaus. Näin lukee fysiikan oppikirjassa.

Tässä, kun A:n negatiivisen levyn varauksen itseisarvo pienenee, plus-levyn varaus pysyy saman induktio-ilmiön vuoksi negatiivisen levyn varausta vastaavana. Samaan aikaan kondensaattori B:n plus-levyn varaus pienenee sitä mukaa, kun se vastaanottaa elektroneja. Pienentynyt varaus näkyy taas kondensaattorilevn toisella levyllä, jonka varaus muuttuu induktio-ilmiön seurauksena plus-levyn varausta vastaavaksi.

Tätä elektronien virtaa jatkuu siis niin kauan, kunnes molempien jännitteet ovat yhtä suuret. Sitä en ymmärrä vieläkään. Osaisiko joku kertoa mahdollisimman yksityiskohtaisesti, miksi varauksen virtaa jatkuu nimenomaan niin kauan, kunnes jännitteet ovat samoja, eikä esimerkiksi niin kauan, kunnes varaukset ovat yhtä suuria, mikä tuntuisi mielestäni järkevämmältä.

Joka paikassa lukee, että sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla on sama varaus, mutta tässä tehtävässä se ei päde jostain syystä. Vai johtuuko se nyt nimenomaan siitä, että niitä ei ole kytketty plussa plussaan ja miinus miinukseen?

Vierailija
Ask4
Lähtötilanne: Kaksi erisuuruista (eri kapasitanssit) kondensaattoria on kytketty pariston kanssa rinnan.

Muutos: Kondensaattorit erotetaan toisistaan ja liitetään uudestaan suljettuun virtapiiriin sarjassa (ilman paristoa).

Kun liität kondensaattorit sarjaan suljettuun virtapiirin, on sama ajatteletko ne sarjaan tai rinnan kytketyiksi. Tässä kuitenkin toinen konkka on ilmeisesti käännetty toisin päin eli plussat ja miinukset yhdistetty.
Ask4

Systeemin kokonaisvaraus säilyy. Systeemissä alkaa kuitenkin tapahtua muutosta: Suuremmin varatusta kondensaattorista alkaa virrata varausta toiseen kondensaattoriin niin kauan, kunnes niiden jännitteet ovat yhtä suuret.
Sama varaus kulkee molempien kondensaattoreiden kautta. Koska toinen on käännetty vastakkaiseen suuntaan siirtyvä varaus purkaa toista ja lataa toista.
Ask4

(1) Miksi varaustasapaino muuttuu?
Juuri siksi että kytkit kondensaattorit yhteen toinen käännettynä. Ei siinä mitään varaustasapainoa edes ollut. Eri kapasitanssi ja eri varaus kun jännite on sama.
Ask4

(2) Miksi varausta liikkuu nimenomaan niin kauan, kunnes kondensaattoreiden jännitteet ovat yhtä suuret?
Virta kiertää niin kauan kuin on potentiaalieroa.
Ask4

(3) Sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla tulisi olla sama varaus. Miksei nyt ole?
Miksi niillä tulisi olla sama varaus kun se kerran alun alkaen oli eri. Sama varaus kulkee kondensaattoreiden kautta mutta eri suuntiin. Toinen saa täsmälleen saman varauksen lisää minkä toinen luovuttaa omasta varauksestaan.
Kondensaattorin kokonaisvaraushan on aina nolla, koska varaus on toisella levyllä positiivisena ja toisella negatiivisena. Oikeastaan varaus ei kulje kondensaattorin läpi vaan toiselle levylle tulee varausta lisää ja toiselta sitä lähtee saman verran pois.

CE-hyväksytty
Seuraa 
Viestejä29006
Liittynyt30.4.2005
Ask4

Joka paikassa lukee, että sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla on sama varaus, mutta tässä tehtävässä se ei päde jostain syystä. Vai johtuuko se nyt nimenomaan siitä, että niitä ei ole kytketty plussa plussaan ja miinus miinukseen?

NImenomaan. Jännitteet tasaantuu samaksi mutta varaukset on eri suuruiset jos kerta konkat on eri kokoiset. Ja joka paikassa ei lue että sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla olisi sama varaus.
Jos kahdella eri kokoisella konkalla olisi sama varaus niiden jännite olisi eri.

Vierailija
CE-hyväksytty
Ask4

Joka paikassa lukee, että sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla on sama varaus, mutta tässä tehtävässä se ei päde jostain syystä. Vai johtuuko se nyt nimenomaan siitä, että niitä ei ole kytketty plussa plussaan ja miinus miinukseen?

NImenomaan. Jännitteet tasaantuu samaksi mutta varaukset on eri suuruiset jos kerta konkat on eri kokoiset. Ja joka paikassa ei lue että sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla olisi sama varaus.
Jos kahdella eri kokoisella konkalla olisi sama varaus niiden jännite olisi eri.

"Sarjaan kytkennässä kahden peräkkäisen kondensaattorin yhteen kytketyt levyt muodostavat yhtenäisen johdekappaleen, jonka kokonaisvaraus on aina nolla. Sen tähden kun toinen levyistä varautuu negatiivisesti, toinen saa yhtäsuuren positiivisen varauksen. Tällä tavalla jokainen kondensaattori saa yhtäsuuren varauksen." (Galilei 6, s.119)

DerMack
Seuraa 
Viestejä1839
Liittynyt16.3.2005
Ask4
"Sarjaan kytkennässä kahden peräkkäisen kondensaattorin yhteen kytketyt levyt muodostavat yhtenäisen johdekappaleen, jonka kokonaisvaraus on aina nolla. Sen tähden kun toinen levyistä varautuu negatiivisesti, toinen saa yhtäsuuren positiivisen varauksen. Tällä tavalla jokainen kondensaattori saa yhtäsuuren varauksen." (Galilei 6, s.119)

mutta nyt sulla on hieman eri tilanne kun ne kondensaattorit ovat molemmista päistään kiinni toisissan.

tuossa kirjan esimerkissä on tilanne jossa konkkarivin toinen pää on maassa ja toinen jännitteessä, joilloin varauksia ajava voima on eri. jos sen nyt oikein ymmärsin

edit: 'voima on eri' siis ulkoinen jännite paristosta vs konkkien sisäinen jännite

Vierailija
Ask4
"Sarjaan kytkennässä kahden peräkkäisen kondensaattorin yhteen kytketyt levyt muodostavat yhtenäisen johdekappaleen, jonka kokonaisvaraus on aina nolla.(Galilei 6, s.119)
Ihan sama missä lukee tai kuka sanoo, se ei pidä paikkaansa. Voit kytkeä vaikka kymmenen kondensaattoria sarjaan, joilla kaikilla on eri varaus ja eri jännite. Mutta kun virtapiiri suljetaan, kaikkien varaus muuttuu samalla määrällä. Siis sarjaan kytkettyjen kondensaattoreiden varauksen muutos on sama. Itse varaus on sitten se mitä se alunperin on ollut ja mahdollisesti virtapiirin sulkeuduttua muuttunut.

visti
Seuraa 
Viestejä6331
Liittynyt16.11.2009
Ask4
CE-hyväksytty
Ask4

Joka paikassa lukee, että sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla on sama varaus, mutta tässä tehtävässä se ei päde jostain syystä. Vai johtuuko se nyt nimenomaan siitä, että niitä ei ole kytketty plussa plussaan ja miinus miinukseen?

NImenomaan. Jännitteet tasaantuu samaksi mutta varaukset on eri suuruiset jos kerta konkat on eri kokoiset. Ja joka paikassa ei lue että sarjaan kytketyillä kondensaattoreilla olisi sama varaus.
Jos kahdella eri kokoisella konkalla olisi sama varaus niiden jännite olisi eri.

"Sarjaan kytkennässä kahden peräkkäisen kondensaattorin yhteen kytketyt levyt muodostavat yhtenäisen johdekappaleen, jonka kokonaisvaraus on aina nolla. Sen tähden kun toinen levyistä varautuu negatiivisesti, toinen saa yhtäsuuren positiivisen varauksen. Tällä tavalla jokainen kondensaattori saa yhtäsuuren varauksen." (Galilei 6, s.119)



Lähtökohta on yo:ssa, että systeemin toinen pää on maatettu, mutta piiri on avoin. Tällöin jokaisen kondensaattorin varaus on sama Q, joka on koko systeemin varaus.
Jos tämä piiri suljetaan, purkautuu systeemi täysin.
Sinulla taas alkaa vahvempi kondensaattori purkautua "oikeaan suuntaan" ja purkaa samalla heikompaa. Jos kapasitanssit olisivat samat purkautuisivat moleemmat kond. ja systeemin varaukseksi tulisi 0. Nyt kuitenkin vahvempi lataa heikomman samansuuntaiseksi (johtimen yhdistämät levyt alunperin erimerkkiset, nyt saman). Alkuperäiset varaukset Q(1) ja Q(2) (1>2). Jossain välissä 2-konkan varaus on 0. Silloin 1:llä on varaus Q(1) - Q(2). Tämä varaus leviää osittain 2:lle, kunnes jännite on sama, joten C(1)*U + C(2)*U = Q(1) - Q(2), josta U

Vierailija

Kiitos vaan kaikille vastauksista, alkaa vähän aueta jo.

Virtapiirissä kulkee siis virta niin kauan, kun siellä on potentiaalieroa. Niinpä jos kaksi erisuuruista kondensaattoria kytketään plussa plussaan, suljettuun virtapiiriin, ja niillä on kytkentävaiheessa eri jännitteet, kytkennän jälkeen kondensaattorien välille syntyy potentiaaliero. Pääseekö potentiaaliero tasoittumaan, koska kondensaattorit on kytketty plussa plussaan ja miinus miinukseen? Paul M vastasi heti ensimmäisessä vastauksessa, että ei pääsisi, mutta toisaalta esim. korant kirjoitti, että "virta kiertää niin kauan kuin on potentiaalieroa." Kumpi on oikein?

visti
Seuraa 
Viestejä6331
Liittynyt16.11.2009
Ask4
Kiitos vaan kaikille vastauksista, alkaa vähän aueta jo.

Virtapiirissä kulkee siis virta niin kauan, kun siellä on potentiaalieroa. Niinpä jos kaksi erisuuruista kondensaattoria kytketään plussa plussaan, suljettuun virtapiiriin, ja niillä on kytkentävaiheessa eri jännitteet, kytkennän jälkeen kondensaattorien välille syntyy potentiaaliero. Pääseekö potentiaaliero tasoittumaan, koska kondensaattorit on kytketty plussa plussaan ja miinus miinukseen? Paul M vastasi heti ensimmäisessä vastauksessa, että ei pääsisi, mutta toisaalta esim. korant kirjoitti, että "virta kiertää niin kauan kuin on potentiaalieroa." Kumpi on oikein?




Kumpikin. Jos plusnavat on yhdistetty, ne ovat pariston jäliltä samassa potentiaalissa, eikä tapahdu mitään.

Vierailija
visti
Kumpikin. Jos plusnavat on yhdistetty, ne ovat pariston jäliltä samassa potentiaalissa, eikä tapahdu mitään.

Muuttuisiko tilanne, jos lähtötilanteessa erisuuruiset kondensaattorit olisi kytketty pariston kanssa sarjaan. Tällöin ne eivät olisi samassa potentiaalissa, kun ne erotetaan toisistaan, eikö totta? Kun ne sitten uudestaan kytkettäisiin sarjaan, ilman paristoa, plussa plussaan, mitä tapahtuisi?

DerMack
Seuraa 
Viestejä1839
Liittynyt16.3.2005
Ask4
visti
Kumpikin. Jos plusnavat on yhdistetty, ne ovat pariston jäliltä samassa potentiaalissa, eikä tapahdu mitään.

Muuttuisiko tilanne, jos lähtötilanteessa erisuuruiset kondensaattorit olisi kytketty pariston kanssa sarjaan. Tällöin ne eivät olisi samassa potentiaalissa, kun ne erotetaan toisistaan, eikö totta? Kun ne sitten uudestaan kytkettäisiin sarjaan, ilman paristoa, plussa plussaan, mitä tapahtuisi?

ymmärtääkseni tällöin niiden sisäinen jännite tasottuisi, jolloin kummassakin olisi lopulta eri kokoinen varaus.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005
Ask4
Kiitos vaan kaikille vastauksista, alkaa vähän aueta jo.

Virtapiirissä kulkee siis virta niin kauan, kun siellä on potentiaalieroa. Niinpä jos kaksi erisuuruista kondensaattoria kytketään plussa plussaan, suljettuun virtapiiriin, ja niillä on kytkentävaiheessa eri jännitteet, kytkennän jälkeen kondensaattorien välille syntyy potentiaaliero. Pääseekö potentiaaliero tasoittumaan, koska kondensaattorit on kytketty plussa plussaan ja miinus miinukseen? Paul M vastasi heti ensimmäisessä vastauksessa, että ei pääsisi, mutta toisaalta esim. korant kirjoitti, että "virta kiertää niin kauan kuin on potentiaalieroa." Kumpi on oikein?




Alkuehtojen mukaan molemmissa kondensaattoreissa on sama jännite. Vastasin heti aloitusviestin jälkeen kuten asia on. Ei ole mitään jossiteltavaa siinä. Et ole vielä huomannut, että olen varsinainen totuusgeneraattori siinä kuin moni muu on puppugeneraattori. Sitäpaitsi olen palstan vaatimattomin tyyppi vaikka kaikkien alojen taitaja olenkin. Parasta nyt uskoa vaan laakista.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija
Paul M
Et ole vielä huomannut, että olen varsinainen totuusgeneraattori siinä kuin moni muu on puppugeneraattori. Sitäpaitsi olen palstan vaatimattomin tyyppi vaikka kaikkien alojen taitaja olenkin. Parasta nyt uskoa vaan laakista.
Vai että vaatimattomin? Vitsiäkö väännät ja mitä tarkoitat puppugeneraattoreilla. Pientä perustelua!

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat