Как-то прочитал статью об установлении нового рекорда: " Физики создали рекордное магнитное поле ". На самом деле абсолютный рекорд в 2800 Тесла они не обошли, а получили только 1200 Тесла, но зато оно было получено не во время взрыва, в котором разрушается и сама установка, более безопасно и в большем объёме.
" Как учёным это удалось? Им помог закон сохранения магнитного потока. Поясним, что это такое.
Возьмём замкнутый контур, сопротивление которого так мало, что им можно пренебречь. Пустим по нему электрический ток. Последний создаст магнитное поле. Как утверждает теория и подтверждают эксперименты, при любых деформациях контура сохраняется пронизывающий его магнитный поток. Он пропорционален величине поля и площади, охваченной контуром.
Создадим умеренное магнитное поле с помощью тока в контуре, а затем сильно сожмём последний. Поскольку площадь уменьшилась, а магнитный поток остался прежним, должна вырасти величина поля. Вот так и генерируются сверхмощные магнитные поля. "
На словах всё просто, но я до сих пор не знаю, удастся ли мне объяснить на пальцах, что тут странного и выходит за рамки основной теории.
Для начала, я не нашёл никакой формулировки " закона сохранения магнитного потока ". Есть определение магнитного потока и от чего он зависит:
" Магнитный поток — физическая величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции B на площадь S и косинус угла α между векторами B и нормалью n ".
Тут мы получаем первое противоречие: согласно теории, если уменьшить площадь, охваченную контуром, то уменьшится и магнитный поток, а экспериментаторы утверждают, что магнитный поток сжимается и увеличивает свою плотность (напряжённость), а с ней увеличивается и напряжённость магнитного поля. Как так то? Ток ведь в контуре не увеличивается, а магнитная индукция зависит именно от него. Другими словами, при одинаковом токе магнитная индукция будет больше в контуре, охватывающем большую площадь (большего диаметра).
Дальше, если верить теории, то нет вообще никаких причин устраивать взрывы и сжимать контур, достаточно всего лишь пропустить по нему большой ток и новый рекорд в кармане, но видно тут что-то не так, раз приходится городить такие установки. Давайте попробуем в этом разобраться.
Для начала посмотрим, как формируется этот самый магнитный поток. Когда по проводнику течёт ток, то вокруг него образуется магнитное поле:
Величина магнитного поля зависит только от величины тока в проводнике, т.е. не важно взяли мы метр провода или километр, если ток одинаковый, то и магнитное поле вокруг проводника будет одинаковым.
В этом месте нужно обратить внимание на один нюанс: магнитное поле будет одинаковым в КАЖДОЙ точке проводников или на одинаковых отрезках этого проводника.
Поясню. Для наглядности представим, что наш ток создаёт 100 магнитных линий на каждом сантиметре проводника. Это значит, что вокруг проводника длиной 100 см будет 100*100=10000 магнитных линий, а вокруг проводника длиной 100000 см будет 100000*100=10000000 магнитных линий. При этом ток в проводниках будет одинаковый и затраты энергии тоже. Уже интересно...
Теперь согнём проводник в кольцо или намотаем катушку:
Магнитные линии параллельных проводников складываются и начинают проходить через площадь, ограниченную контуром. В простейшем случае в контуре, состоящем из одного витка при уменьшении диаметра кольца (площади) уменьшается длина окружности (проводника) и уменьшается магнитный поток (количество магнитных линий) пропорционально не столько площади, сколько длине проводника.
Чтобы увеличить магнитный поток вдвое достаточно всего лишь удвоить количество витков, т.е. намотать ещё один виток на катушку.
В этом случае опять всё должно быть просто: нужно намотать очень много витков и пропустить по ним очень большой ток. Как говорится, не вижу проблем. Но проблемы возникают даже не в том, что с увеличением количества витков растёт сопротивление, а в том, что при достижении определённой напряжённости магнитный поток не помещается в пространство, ограниченное контуром. Увеличение тока может продолжаться, но магнитное поле расти не будет, т.к. в какой-то момент противоположные стороны контура будут действовать как безындукционный бифиляр - их можно будет рассматривать как параллельные проводники с током, текущим в разных направлениях, а магнитное поле у таких проводников равно нулю! Опять засада.
Однако физики выкрутились из этой ситуёвины достаточно оригинальным способом: они сделали контур большого диаметра, пустили по нему максимально возможный ток, который создал внутри контура максимальный для этой площади магнитный поток, а потом резко сжали контур в несколько раз и тем самым ещё больше увеличили напряжённость магнитного поля.
Почему это вообще возможно и почему магнитное поле сжимается? Ведь при сжатии контура и длина проводника, из которого он сделан, и площадь, которую он ограничивает тоже уменьшаются. Согласно теории, магнитный поток должен однозначно уменьшится по обоим пунктам. Но хотя теория и говорит о контуре с магнитным потоком, она говорит о статичном контуре, в котором этот поток создаётся, а про последующие изменения формы этого контура ни слова.
Тут надо вспомнить, что говорят про магнитные линии: что они выходят из одного полюса и входят в другой, образуя кольца и являясь непрерывными. Оказывается, что они на столько непрерывные, что просто не разрывные. Их невозможно разорвать даже взрывом! И если они уже находятся внутри контура, то ничто не может их разорвать, чтобы они потом замкнулись вокруг него.
Для меня это оказалось очень интересным свойством магнитного поля, о котором я даже не думал.
