Что мы знаем о магнитном поле и о магнитных линиях в частности?
1. Магнитное поле непременный атрибут магнитов, состоит из северного и южного полюса, на которое реагирует окружающие его металлические предметы. Магнитные линии начинаются на одном полюсе и заканчиваются на другом. В присутствии магнитного поля магнитная стрелка компаса начинает отклоняться и поворачивается вдоль этих линий в направлении северного полюса.
2. Магнитное поле можно получить за счет движения электрического тока в проводнике, направление линий которого определяется по правилу буравчика (это все классическая физика). При намотке провода в виде колец магнитное поле усиливается, за счет уплотнения этих линий внутри кольца.
3. Земля имеет собственное магнитное поле, направление которого отличается от географических полюсов. При этом наблюдается блуждание этих магнитных полюсов, усилившихся за последние 50 лет. Что говорит о его нестабильности. Магнитное поле Земли поворачивает намагниченный предмет, но не может его переместить вдоль магнитной линии.
Это то, что преподают в школе, в ВУЗах и на этом фундаменте стоит современная технологическая база, на ней созданы всевозможные электромагнитные устройства.
Но мир уже топчется на одном месте в развитии технологий и этому мешает старый фундамент. Новый фундамент пытаются создать альтернативщики, занимающиеся теоретическими основами в электромагнетизме. Кто-то уходит в сторону волновых процессов, кто-то в сторону ядерных лептонных взаимодействий и т.п. Но у всех есть проблема - на их фундаменте не выстраиваются технологии. Т.е. дальше статей и теорий дело не идет. Причина тому в отсутствии практикующих исследователей, которые сейчас предпочитают работать выстраивая своим умственные теории в голове, и никак не превращающих их в технологии.
При всем уважении к этим ученым они напоминают мне Стивина Хиггинса, который по стечению обстоятельств был не способен теорию превращать в практические опыты и последующие технологии.
Почему так все сложно? Можно ли сегодня создать новый фундамент и технологии для магнитного поля?
Трубки Фарадея
Фарадей исходя из своих опытов описывал магнитное поле как тонкие трубки, по которым происходило выстраивание металлических опилок. Эти линии показывали как в пространстве магниты взаимодействуют между собой. Именно эти линии сейчас называются линиями напряженности магнитного поля, названные в честь Фарадея. Однако не все так просто. В начале 20го века физика электричества переживала процессы изменения своих базовых принципов.
Это коснулось и трубок Фарадея. Фарадей считал их вполне реально осязаемыми, на что современная физика крайне критично реагирует, заставляя нас думать, что нет этой реалии, есть только воображаемые линии.
Преподавая детям робототехнику при изучении темы магнитного поля и электромагнитных устройств я всегда задаюсь вопросом - как давать материал ребятам, как просто и на пальцах показать что такое магнитное поле и каким образом оно является основой для создания на его основе технологий. Как эти технологии превращаются в электромагнитное реле, электрический двигатель, генератор.
Вы уже вероятно знаете, что при изучении электричества ребятам я рассказываю о двух частицах, несущих в себе положительный и отрицательный заряд. Эти частицы мы представляем в виде сушек и баранок. Если еще не в курсе можете прочесть об этом в моей статье.
Так вот, объяснить что такое магнитное поле помогают эти частицы, эти сушки и баранки.
Мы говорили, что нейтральный заряд представляет собой сушку, вложенную в баранку. Если они разделены, то пытаются снова вернуться и воссоединиться, таким образом течет ток.
Но магнитное поле - это маленький смерч, рождаемый вращением сушки внутри баранки. Смерч здесь это и есть та самая трубка Фарадея. Их число Фарадей определял как плотность магнитного потока. И это вполне реальные смерчи, пусть и совсем малые. Смерчи могут объединяться в большой.
В физике эти частицы называются магнитные домены. Вот уж где масса условностей и повторений, называя одни и те же частицы по разному. То это электрон, то это магнитный домен...
Мы же понимаем, что частицы не изменились, они как были сушками и баранками, так ими и остались. Добавилось только вращение сушки внутри баранки и возможность сдвига оси вращения относительно оси баранки. Как бы сказать сушка бултыхается внутри баранки.
Но почем тогда одни металлы реагируют на магнитное поле, другие нет, у одних есть остаточное магнитное поле (его называют еще остаточная намагниченность) у других это свойство отсутствует.
Вся причина в баранке, может ли она давать сушке поворачиваться и вращаться вокруг оси. Металлы более теплые, женские сильнее удерживают внутри себя сушки, не давая им возможность вращения т.е. создавать магнитное поле. По этой причине медь не магнитится.
Но есть гермафродит среди металлов, который может быть и женским и мужским металлом и у него есть возможность вращения сушки (создавать магнитное поле) и фиксировать положение сушки внутри баранки (остаточная намагниченность). Если вы не знакомы с мужскими и женскими образами металлов можете прочесть статью, где я рассказываю об этом признаке.
Кстати, если вы проделывали опыт с намагниченной иголкой опущенной на пробке в воду, то наверняка задавались вопросом почему иголка поворачивается вдоль линий магнитного поля Земли, но никак не хочет перемещаться вдоль этих линии и не упирается в край блюдца.
Почему так происходит, почему у нас нет технологий, которые позволили создать устройство движимое за счет магнитного поля Земли, а не бензиновом или электрическом двигателе?
Читайте об этом в следующих статья. Подписывайтесь, что бы не пропустить новости. Обсуждайте, делитесь своими теориями.
С уважением к читателям канала,
Михалев СИ, руководитель конструкторского бюро и лабораторий детской робототехники