20 подписчиков

Обыкновенная индукция т.1

19 января 202319 янв 2023

6 мин

С.Б. Каравашкин, О.Н. Каравашкина

e-mail: sbkaravashkin@gmail.com

Труды СЕЛФ

блог «Classical Science»

Полный текст

https://drive.google.com/file/d/1oJFIp9QoY5Ak8YM8blTTjPwCkUTgkcdN/view?usp=sharing

https://cloud.mail.ru/public/PNjk/2HpwP8PG6

https://sbkaravashkin.blogspot.com/2023/01/1.html

Казалось бы, тема электромагнитной индукции хожена-перехожена. Сколько двигателей, генераторов, трансформаторов и других устройств работает на этом принципе. Тем не менее, оказывается, что вот та самая внешне известная индукция имеет совсем иную природу, не понимая которой инженеры более оперируют полуэкспериментальными зависимостями, чем обращаются непосредственно к уравнениям электромагнитного поля Максвелла.

В первом томе данной монографии мы, прежде всего, уделим главное внимание эксперименту, чтобы показать отличие существующих представлений от реальности, которую подсказывает нам Природа. Мы покажем десяток самых различных экспериментальных схем, начиная с индукционных процессов на переменном токе и продолжая взаимодействием контуров и одиночных проводников, взаимно движущихся относительно постоянных магнитов.

При этом все эксперименты будем показывать, что индукция возникает не вследствие взаимодействия контуров с мифическим потоком вихревого магнитного поля, а как результат воздействия индуцирующих токов на индуцируемые проводники. Эти взаимодействия не будут подчиняться ни закону Ампера, ни силе Лоренца-Хевисайда, ни уравнениям Максвелла, хотя все эти законы будут где-то рядом и все указанные законы могут быть выведены, как частный случай из закономерности, полученной нами. В законе Ампера взаимодействуют непосредственно токи [1]:

где r1 и r2 – радиус-векторы элементов длины проводников l1 и l2, а d2F12 – сила действия элемента dl1 (создающего поле dB(r2)) в точке r2 на элемент l2; μ0 – магнитная постоянная» [1]

Важно отметить, что у самого Ампера второе равенство отсутствовало и формула имела вид: «сила, действующая со стороны токового элемента I1dr1, находящегося в точке r1, на токовый элемент I2dr2, находящийся в точке r2, равна

Несмотря на то, что в формулировке Ампера отсутствует вектор самого магнитного поля, добавленный последователями, в законе стоит взаимодействие именно токов пусть и через посредство магнитного поля. А следовательно, ни в современном виде, ни в форме Ампера эти закономерности не могут описывать процесс индукции.

Саму связь токов с магнитным полем увидели сначала Био и Савар, а оформил Лаплас: «Био и Савар провели в 1820 г. исследование магнитных полей токов различной формы. Они установили, что магнитная индукция во всех случаях пропорциональна силе тока, создающего магнитное поле, и более или менее сложным образом зависит от расстояния до той точки, в которой определялась В.

Лаплас проанализировал экспериментальные данные, полученные Био и Саваром, и нашел, что магнитное поле любого тока может быть вычислено как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными элементарными участками тока. Для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока длины dl, Лаплас получил формулу

где k’ — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерения, i – сила тока, dl — вектор, совпадающий с элементарным участком тока и направленный в ту сторону, в какую течет ток, r — вектор, проведенный от элемента тока в ту точку, в которой определяется dВ, г — модуль этого вектора.

Направлен вектор dВ перпендикулярно к плоскости, проходящей через dl и точку, в которой вычисляется поле, причем так, что вращение вокруг d1 в направлении dВ связано с dl правилом правого винта» [2].

Иными словами, они связали магнитное поле с элементами тока в проводнике, но, опять-таки, это не процесс индукции, как таковой. Это только взаимодействие токов, привязывающее закон Ампера к вихревому магнитному полю и контуру.

Указанное не позволило ни самому Амперу, ни Био и Савару описать сам процесс индукции, как и Эрстеду, изначально открывшему эффект взаимодействия токов. Это сделал Фарадей, видоизменив схему Ампера и увидев в результате с помощью помощника, что индуцирующие токи возникают вследствие изменения индуцирующего тока. Однако должным образом не смог описать саму закономерность, ограничившись констатацией экспериментального факта.

Максвелл проанализировал результаты Фарадея и сам провёл несколько экспериментов, один из которых очень близок по схеме к тому, что показан в наших исследованиях, но в анализе он упустил особенность, привязав в числе других экспериментов, к потоку магнитного поля. Скорее всего, причиной этого было отсутствие у Максвелла осциллографа, а последующие поколения экспериментаторов не взялись за повторение экспериментов Фарадея и Максвелла с должной тщательностью, ограничиваясь анализом самого Максвелла и его популяризаторов Герца и Хевисайда. Не исключено, что с прозорливостью Максвелла, он при наличии осциллограмм совсем иначе взглянул бы на процесс индукции и наука не путалась бы целый век в потоках вихревого магнитного поля.

Без этого закон индукции по Максвеллу вошёл в пару индукционных уравнений:

Согласно ему «изменение магнитной индукции порождает вихревое электрическое поле» [3]. Но магнитная индукция представлялась тем самым потоком магнитного поля, воздействующим на контур, а не на отдельные элементов контура. Это, в частности, проявляется в интегральной форме данного закона:

Полный электрический ток свободных зарядов и изменение потока электрической индукции через незамкнутую поверхность s пропорциональны циркуляции магнитного поля на замкнутом контуре l, который является границей поверхности s» [3].

В этом состоянии феноменология оставалась до тех пор, пока мы не провели широкую серию экспериментов, представленную в данной книге и, в частности, её первом томе. Она показала, что индукционное взаимодействие осуществляется не мифическим потоком магнитного поля, а именно элементами тока, для чего понятие контура в общем случае избыточно. Более того, полученные нами осциллограммы не вписываются в выше представленные представления, как и не могут быть описаны этими существующими представлениями, хотя проведенное нами моделирование физических процессов полностью подтвердило то, что мы получили экспериментально.

Вместе с тем, следует повторить, что полученные нами результаты в формальном выражении являются только существенным обобщением существующих формул, которые могут быть получены из наших в частных случаях, в то время, как обратное далеко не всегда возможно тем более, что и сама методика поиска решений принципиально отличается от существующей.

Также мы исправляем существующую несправедливость в отношении третьего закона Ньютона: «для сил взаимодействия бесконечно малых участков этих проводников третий закон Ньютона не выполняется. А именно, сила Ампера для воздействия элемента первого проводника на элемент второго d2F12 не равна взятой с обратным знаком силе, действующей со стороны элемента второго проводника на элемент первого d2F21:

Опыты показывают полную симметрию индукции, а неравенство возникает, как следствие удалённости индуцирующих токов от индуцируемых проводников. Причём, разработанной нами методикой эти особенности посчитать можно, а на предоставлении потока магнитного поля – нет, как невозможно этими представлениями описать процесс при движущемся источнике магнитного поля при неподвижном проводнике, когда и закон силы Лоренца не работает.

Тем не менее, данное мнимое противоречие закону действия и противодействия Ньютона подвигло многих исследователей на попытки создания силы без реакции, которые неизменно приводили (и приводят) к отрицательному результату. Очень надеемся, что данная книга и её первый том позволят отказаться от безуспешных попыток и направят усилия исследователей на создание реальных рабочих схем и устройств, которые были невозможны до сих пор на существующих представлениях.

Попутно мы рассмотрим эксперименты по токам смещения, в которых существенную роль также оказывает процесс индукции и не в том качестве, в котором искали магнитное поле в заряжающегося конденсатора.

Очень надеемся, что данная книга и её первый том позволят отказаться от безуспешных попыток и направят усилия исследователей на создание реальных рабочих схем и устройств, которые были невозможны до сих пор на существующих представлениях.