Противоречия электродинамики опыту. Несерьезное изложение серьезных экспериментов

Владимир Ерохин

Описанные эксперименты отлично подтверждают конструктивную электродинамику.
А насколько согласуется с опытом эмпирическая электродинамика Максвелла-Лоренца - судите сами.

Примечание: В современной науке форма изложения гораздо важнее содержания.
В данном случае не вижу причин, почему нужно надувать щеки и делать важный вид. Серьезное изложение и тщательно выполненные опыты - в оригинале, по приведенным ниже ссылкам. А здесь - только крайне упрощенный вольный пересказ.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- Папа, папа, я решил твою задачу!
- Болван! Ты что наделал!? Твой дед сорок лет решал эту задачу, семью кормил. Я ее двадцать лет решал - тебя, оболтуса, вырастил. А ты теперь чем свою семью кормить будешь?

Немного об электромагнетизме, без формул и без цифр

«Электромагнитное взаимодействие полностью понято…»
(Г. Фритш «Основы нашего мира». Москва. Энергоатомиздат. 1985 г)
«…До настоящего времени не было обнаружено ни одного эффекта, который потребовал бы видоизменения уравнений (Максвелла)» (Из Википедии, и не только).

Попробуем подтвердить эти золотые слова.

Несколько простых экспериментов.
Рассмотрим виток с током (на рисунке зеленый) и расположенные внутри его и снаружи - два других витка (синий и фиолетовый).
Вокруг витка с током образуется магнитное поле, которое пересекает два других витка снизу вверх и сверху вниз соответственно. Следовало бы ожидать, что при изменении тока в зеленом витке, во внутреннем и внешнем витках будут генерироваться токи, направленные в разные стороны, в противофазе. Однако токи будут синфазны.
Направление магнитного поля, пересекающего проводники, противоположно, но это направление совершенно никак не влияет на направление генерируемого в проводнике тока.

Опираясь на представление о силах Лоренца, которые действуют непосредственно на проводник (на заряды проводника), а также на здравый смысл, можно решить, что именно пересечение проводника магнитным полем как раз и должно что-то генерировать.

Однако со здравым смыслом наука распрощалась в 1905-м.
Оставим его и мы, и обратимся лучше к законам.

А закон гласит, что проводник здесь не причем, магнитное поле, каким бы переменным оно не было, на неподвижные заряды проводника не действует. Важна только дырка, вокруг которой проводник расположен: генерируемый в контуре ток пропорционален потоку вектора поля через площадь этого контура. А направление потока поля сквозь контур одно и то же для внешнего и внутреннего витка, поэтому токи синфазны.

Просто и ясно: поле на провод не действует, оно меняется в дырке, и за счет этого где-то в другом месте, в проводнике, появляется ЭДС. Впору ввести еще одно поле, которое связывало бы эти два разнесенных в пространстве явления.

Теория утверждает, а опыт подтверждает незыблемый закон:
ЭДС пропорциональна потоку вектора поля сквозь контур и скорости изменения этого потока.

Убедимся, что это так.

Возьмем магнитопровод с обмоткой и прорезью, и вставим в эту прорезь прямоугольный контур, как показано на рисунке.
Включаем переменный ток в обмотке, и измеряем полученный в контуре ток, который, как мы точно знаем, зависит от потока поля через площадь контура и от скорости его изменения.
Измерили.

Теперь берем магнитопровод с той же площадью сечения, и с той же обмоткой, только вдвое уже и вдвое длиннее. Вставляем в прорезь тот же контур, измеряем ток. Естественно, поток поля через контур тот же самый, значит и ток будет тот же самый (закон!)
Ан нет, не угадали - ток уменьшился вдвое - согласно уменьшению ширины магнитопровода.

Причин может быть только две:
или частота тока в цепи вдруг без причины понизилась вдвое,
или в физике действует основное правило юриспруденции: «Закон что дышло».

Получается, что поток сквозь контур не причем, поле действует на сам проводник, проходящий через сердечник.

Снова от законов возвращаться к здравому смыслу? Но ведь выше (с тремя витками) мы выяснили, что по здравому смыслу тоже не получается.

Нужно заметить, что теория электромагнетизма – самая надежная и проверенная в физике. Значит, другие еще хуже.

И где же выход?
А из любого положения, как известно, есть по меньшей мере два выхода.
Первый - академический: «Не бери в голову». Деды наши без контуров жили, и мы как-нибудь проживем. Моторы то крутятся, телевизор работает, люстра светится – что еще надо? Сиди, и радуйся.
Второй выход - физический: не довольствоваться эмпирически найденными полтора-два века назад зависимостями, а разобраться, с физическим механизмом электромагнетизма. За полтора-два века выяснилось все-таки, что не все зависимости успел найти Фарадей. А нынешняя наука занята денежными суперпроектами, и до дешевого уровня Фарадея (проволочки с ниточками) не опускается.

Но продолжим.
Попробуем изменять площадь контура.

Наматываем на сердечник первичную обмотку (на рисунке красным), и делаем петлю вторичного контур (синий).

Передвигая дальнюю от сердечника сторону контура, можем изменять его площадь.
Козе понятно: чем больше площадь вторичного контура, тем больше через него проходит силовых линий поля, и тем больше будет амплитуда ЭДС в нем. Закон так велит.

Но измерения показывают, что все происходит как раз наоборот.

Ясно, электроны в школе не учились, и законов не знают, иначе вели бы себя по другому.

Значит ЭДС наводится непосредственно в проводнике, и чем он ближе к сердечнику, тем больше индукция тока.

Проверим иначе.

Каждый знает, что в витке, помещенном в переменное магнитное поле, индуцируется круговой ток. Но между диаметрально противоположными точками витка (рисунок ниже) разность потенциалов нулевая. Если мы будем сжимать контур витка в однородном динамическом магнитном поле, то, очевидно, разность потенциалов между точками А и В (на рисунке) будет нулевая.
В пределе мы получим одиночный провод в однородном динамическом магнитном поле. И наводимая в нем ЭДС просто обязана быть равна нулю.
Так уж закон велит: на неподвижные заряды магнитное поле не действует. Да мы и сами можем убедиться по рисунку выше.

Делаем трансформатор с незамкнутым сердечником, как на рисунке ниже. Две первичные обмотки по сторонам, и щель в перемычке. Через щель пропускаем провод.
Как мы выяснили выше, ток в неподвижном проводе индуцироваться магнитным полем не может.

Включаем первичные обмотки так, чтобы магнитные потоки в перемычке совпадали, тогда имеем практически однородный поток поля через щель.
Включаем ток, проверяем:

В центре все идет по науке, ток не индуцируется. Не зря ведь говорят – самая проверенная и самая надежная теория. Вот вам и подтверждение!
Но и на солнце есть пятна: вопреки теории, к точкам А и В амплитуда тока возрастает, причем токи в А и В противофазны.
Видимо, после Фарадея никто не проверял "самую проверенную". Он заложил начала, но один не мог сделать всё-всё.

Хотя, напомним золотые слова: современная наука об электромагнетизме знает всё. Классическая электродинамика – давно пройденный этап, и больше науку не интересует. Она, опираясь на эти знания, ушла уже далеко вперед и ввысь.
Ой, как бы не упасть!

Мало того, что вопреки всезнающей науке ЭДС индуцируется в одиночном неподвижном проводе, но эта ЭДС еще и меняет направление без всяких на то причин – ведь условия в точках А и В совершенно одинаковы, поле одно и то же.

Если вспомнить забытое правило, что опыт «главнее» теории, и согласиться с фактом, что вопреки теории ток все-таки индуцируется в одиночном проводе, то противофазные токи в этих точках должны индуцироваться только тогда, когда потоки магнитного поля в зазоре противоположны. Но потоки в точках А и В однонаправлены, а токи в проводе почему-то противофазны.

Изменяем включение обмоток так, чтобы потоки магнитного поля в точках А и В были противоположны, включаем ток, проверяем:
Опаньки, снова все наоборот, не по науке. Потоки поля в точках А и В противоположны, а токи - синфазны, одинаковы, как близнецы.
Хуже того, ток должен быть пропорционален полю, но измерения показывают совсем другое: в центре зазора, где магнитного поля нет, амплитуда тока максимальна, а с удалением от центра, где магнитное поле растет, ЭДС убывает.

Ну, никакого уважения к законам.
Совсем распоясалась природа, не выполняет законы физики!

Попробуем усмирить по другому.
Намотаем первичные обмотки как на рисунке ниже.
Если обмотки подключть в противофазе, то магнитное поле в зазоре перемычки будет нулевым, и ЭДС генерироваться не должна.
Но прибор показывает наличие ЭДС.

Если же обмотки подключить синфазно, то магнитное поле в зазоре перемычки будет максимальным, и почти однородным, значит по всему сечению ток будет одинаков.
Но вопреки законам, ЭДС равна нулю в центре и возрастает с удалением от него, в противофазе слева и справа от центра.

Ну никак опыт не хочет соответствовать теории. И не только в вышеописанных экспериментах. Противоречий в электродинамике ну очень много.

А если опыт не соответствует теории - тем хуже для него, "лженаучного". Так сейчас принято, чтобы оградить безупречные теории от бесчинства природы. В науке все должно быть в ажуре.

В «серьезных» журналах такие пустяки не печатаются – не соответствуют они современным научным требованиям. Нет ни тензоров, ни многомерности, ни квантовых полей - ну, никакой наукообразности, а только факты, компрометирующие теорию. Дешевый уровень Фарадея. Слишком уж просто, и всем понятно. А это принижает авторитет науки.

К тому же факты противоречат самой проверенной теории – такую крамолу общественность знать не должна. Некоторые до сих считают, что наука должна подстраиваться под законы природы. Нет, негоже науке пресмыкаться перед опытными фактами. Написаны учебники, защищены диссертации, созданы многочисленные теории, прямо или косвенно опирающиеся на электродинамику, получены звания и премии - не рушить же все это великолепие! Гораздо проще и удобнее подгонять факты под теорию. Если делать наоборот, по старинке, то падает рентабельность и прибыль.
А Истина – она бесплатная, потерпит.

Вывод: если не считать некоторых мелочей, вроде того, что фундаментальные законы нередко работают с точностью до наоборот, то фундамент науки очень прочный – в отдельных случаях уравнения работают правильно: есть даже народная примета - если теория построена на опытных фактах, то она отлично подтверждается этими фактами. А уравнения электродинамики ниоткуда не выведены, а подобраны так, чтобы соответствовать фактам, добытым Ампером и Фарадеем. Да вот, не все факты они успели добыть, а после них, видно, некому было - да и не больно нужно, Максвелл уже все написал.

Эмпирика - промежуточный этап развития любой теории, когда уже найдены численные зависимости, но еще не понята физика процессов. Так, эмпирические уравнения эпохи теплорода до сих пор используются в теплотехнике, но после того, как выяснилось, что тепловая жидкость - на самом деле не жидкость, а процесс, кинетическую теорию уже никто не назовет эмпирической - она имеет ясные причины явлений. В существующей электродинамике этих причин нет - не доросла еще, - потому и называется эмпирической.

Застряла электродинамика на промежуточной стадии по ряду причин. Одна из них - формализм 4-потенциалов, надежно законсервировавший ошибки, другая - появление квантовой электродинамики, которая вобрала в себя все заблуждения классической электродинамики, и сдала ее - еще не выросшую из пеленок - в утиль.

Переход электродинамики от эмпирической стадии к конструктивной не может обойтись без уточнения основных уравнений. Но об этом наука не желает и слушать - по поводу необходимости разобраться с причинами противоречий в электродинамике академик Боголюбов сказал: "А зачем - ведь и так работает". Так что магнитные ловушки ТОКАМАКов приходится рассчитывать с помощью совершенно непригодных для этого уравнений. Но сотни миллиардов долларов были потрачены не зря, на этот счет в начале поста был эпиграф. Так и должно быть при существующей организации науки. А чтоб не дай бог кто… - так для этого неустанно бдят Гинзбург с Кругляковым.

Авторы вышеописанных опытов - Каравашкины С.Б. и О.Н. (Харьков).
Детальное описание можно посмотреть здесь:
http://selftrans.narod.ru/v3_1/brus/brus72/brus72.html
http://selftrans.narod.ru/v4_1/emf/emf74/emfrus74.html

Другие опытные данные здесь:
Эксперименты Томилина А.К.
Экспериментальные парадоксы электродинамики. Николаев Г.В.

Есть мнение, что на противоречия теории опыту не стоит обращать внимание. Ну, предсказывает теория совсем не то, что наблюдается на практике, но ведь не всегда, только в ряде случаев, а в целом работает, - и слава Богу. Стоит ли парить мозги и размениваться на пустяки: вот когда подтвердятся квазинаучные фантазии Хокинга и Хиггса, то все старые недочеты решатся сами собой.
Нет смысла разубеждать, вера аргументам не внемлет.
Противоречия электродинамики лежат в фундаменте физики, и все свервеликие супертеории построены на ошибках, заложенных в этот фундамент.
И если опыт требует этот фундамент пересмотреть, то все надстройки неизбежно рухнут: фундамент - он и есть фундамент.
Только кто же допустит святотатство? Поиск истины - не основная задача науки, система растит защитников диссертаций и соискателей премий - стоит ли рубить сук, на котором сидишь?

Попытки подправить электродинамику так, чтобы устранить противоречия, предпринимались не раз, но косметические меры никак не затрагивают корни проблем, заблуждения и ошибки, заложенные в ее основу. Исправлять нужно причины трудностей, следствия изменятся сами собой.

Уже свыше полувека говорят и пишут о том, что физика зашла в тупик, но все попытки выбраться оттуда не увенчались успехом и по сей день.
Где же выход из тупика?
Правильно: там же, где и вход в него.
Можно назвать и дату поворота в тупик: 1882-й год.
Уверенная в своем всезнайстве наука должна остановиться в неуемном стремлении вперед, все дальше в тупик, и поразмыслить, как и почему она в таком положении оказалась. Привели ее туда оставленные позади нерешенные проблемы, пренебрежение к фактам, которые не вписываются в теории, и игнорирование противоречий в этих теориях. Ошибки и заблуждения, заложенные в фундамент, многократно множатся в дальнейших надстройках. Такие "таинства", как нормировки, калибровки, обрезания, абстрактные символы и функции, лишенные внятного физического смысла, окружают физику ореолом высокого наукообразия, и в силу привычки мало кто осознает, что этим заплаткам и костылям полузнания нет места в корректных теориях. Поль Дирак писал об этом в своей книге "Пути физики".

Проблема в том, что инструмент физики – математика – возомнила, будто она и есть физика. Лопата заняла место Архитектора, и роет туда, где мягче, и красивее блестит. Необходимо оставить увлечение псевдонаучной мишурой и вернуться назад, к истокам, пересмотреть основы, те самые "давно пройденные этапы", опуститься до которых мешает гипертрофированное самомнение. Истоки всех проблем - там, в кривом фундаменте, и никакие перестройки на вершине положения не исправят.

После анализа проблем электродинамики и исправления нескольких заблуждений и ошибок, вполне естественных на заре ее становления, в этой науке всё становится на свои места. Внутренние противоречия исчезают вместе с устранением их причин, и теория приходит в полное согласие с опытом.
Кроме того, становится понятным, что такое магнитное поле, появляется ясное представление о причинах и механизмах всех электромагнитных процессов и явлений - в отличие от эмпирической теории, где эти явления происходят без причин.
Так, в эмпирической теории магнитное поле "возникает" при движении зарядов, но по какому волшебству происходит это чудесное возникновение, теория умалчивает. Точно так же умалчивается причина всех электромагнитных явлений, формальные зависимости сами по себе ничего не могут сказать об их причинах, физических механизмах. Когда-то эти причины искали, но теперь беспомощность стала привычной и уже не замечается, что она свидетельствует о некорректности теории.

Поскольку на электродинамику опирается практически вся физика, то метастазы ее ошибок неизбежно распространились и в другие области. Слепая вера в непогрешимость этой теории заставляла искать решение проблем физики где угодно, только не там, откуда они происходят.
Решение проблем электродинамики автоматически устраняет ряд серьезных трудностей других теорий, или же открывает пути к их разрешению. Кроме того, корректная электродинамика подводит "общий знаменатель" под разрозненную мозаику физических представлений, открывая путь к объединению электричества, гравитации и основ квантовой теории в единое и неразрывное целое. Заметим - без недоказуемо-непроверяемых мифических многомерностей, а на основе хорошо известных фактов, предельно ясных и поддающихся опытной проверке положений.
Однако всякая работа требует времени и сил, а кушать хочется, поэтому, на этом сайте выложено пока что далеко не все. Для человечества гораздо важнее гол, забитый в чьи-нибудь ворота, чем прогресс знаний. Науке, которая дала возможность показывать этот гол миллионам болельщиков и делать на этом деньги, не перепадает ни-че-го.

Источник: http://vev50.narod.ru/Exper-nt_ED.html

Комментарии участника: Каравашкин Сергей (1)

Всего: 1 комментарийвсе комментарии ( 9 )
  
0
Токи Фуко Ч.2

Продолжая исследование вихревых токов, начатое в первой части, проследим изменение амплитуды и фазы эдс, индуцируемой во вторичной обмотке головки, при перемещении накладок из одного угла в другой вдоль головки. Будем перемещать накладки с левого в правый угол вдоль проводников первичной обмотки, замеряя амплитуду V и фазу φ индуцируемой эдс через каждые 2 мм. Графики для меди и алюминия представлены на рис. 1.

Рис. 1. Амплитуда и фаза индуцируемой во вторичной обмотке эдс для меди и алюминия при смещении накладки вдоль измерительной головки; синим пунктиром обозначены границы вторичной обмотки

Поскольку, как мы ранее выяснили, в обоих металлах доминирует электронная компонента тока Фуко, поведение зависимостей тоже практически идентично. Максимумы эдс достигаются при нахождении середины накладок на границе вторичной обмотки. Более низкий максимум у алюминия может быть обусловлен меньшей проводимостью, а значит, и меньшей величиной токов Фуко в этом материале. Ненулевой минимум в центре однозначно связан с неполной перпендикулярностью обмоток и некомпенсированная эдс прослеживалась в отсутствии накладок в процессе наладки измерительной головки. Но в целом, картина вполне закономерная. Амплитуда достигает максимума при нахождении середины накладки на границе вторичной обмотки, т.е. когда действие одной стороны токового контура на вторичную обмотку максимально, а другая сторона токового контура равноудалена от границы обмотки. Минимума амплитуда достигает в центре обмотки. Возле центра вторичной обмотки происходит и быстрое изменение фазы эдс на противоположную.
Для феррита и трансформаторной стали (при установке железной накладки торцом) закономерность также похожа, но с учётом того, что в этом случае доминирует ориентационная компонента токов Фуко. Соответствующие графики представлены на рис. 2.

Рис. 2. Амплитуда и фаза индуцируемой во вторичной обмотке эдс для феррита НН1000 и трансформаторного железа при смещении накладки вдоль измерительной головки; синим пунктиром обозначены границы вторичной обмотки, кривая Fe I построена при расположении накладки вдоль головки, Fe II – при расположении накладки торцом

Так же, как и в предыдущем опыте с медью и алюминием, максимум эдс достигается при совмещении центра накладки с границей вторичной обмотки, а минимум достигается в центре обмотки. В этой же области происходит и «переворот» фазы эдс. Но важно, что фаза изменяется не от нуля до -180°, а от нуля до +180°, причина чего станет понятной в ходе исследования.
Некоторым особняком стоит график изменения эдс и фазы индукции при продольном расположении железной накладки, когда в ней циркулируют обе компоненты тока Фуко. Но и снимать данную зависимость было невероятно сложно. Малейший поворот накладки вокруг своей оси приводил к существенному изменению амплитуды и фазы сигнала – значительно более интенсивно, чем со всеми другими накладками. Тем не менее, и в этом случае общая закономерность прослеживается.
Показанные графики демонстрируют, что несмотря на различие физических процессов возбуждения электронной и ориентационной компонент тока Фуко, характер взаимодействия самих токов с проводниками вторичной обмотки один и тот же. Во всех случаях при достижении накладкой центра обмотки происходит переворот фазы и минимизация эдс индукции. Однако здесь есть и другой возможный вариант минимизации эдс, связанный с тем, что в центре вторичной обмотки может обнуляться само поле, индуцирующее токи Фуко в накладках. Чтобы снять двойственность трактовки процесса возбуждения эдс, был проведен дополнительный эксперимент. Его идея заключалась в том, что если в области обнуления эдс во вторичной обмотке обнуляются токи Фуко в наставке, то при отключении половины обмотки, эдс в другой её части не возбудится. Если же в указанной точке ток Фуко сохраняется, то обнуление эдс при нахождении накладки в центре вторичной обмотки может возникать вследствие компенсации индукционных токов, возбуждаемых в проводниках обмотки частями контуров токов Фуко в наставке. Схема, реализующая данную постановку задачи, представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема эксперимента с отключением половины вторичной обмотки измерительной головки

В данном эксперименте использовалась ферритовая наставка, в которой отсутствует электронная компонента тока Фуко. При включении переключателей SA1, SA2 по отдельности или обоих вместе, осциллографом замерялась эдс индукции в соответствующих частях вторичной обмотки или полной обмотке с сохранением начала обмоток, обозначенных на схеме звёздочкой. Синхронизация осциллографа, как и прежде, осуществлялась сигналом на первичной обмотке. Результат эксперимента представлен на рис. 4.

Рис. 4. Осциллограммы эдс индукции в эксперименте с отключёнными половинами вторичной обмотки; a) включена левая половина обмотки, b) включены обе обмотки, c) включена правая половина вторичной обмотки

Как видно из осциллограмм, при отключении половины обмотки в оставшейся половине возникает эдс, наводимая токами Фуко в наставке. При этом фазы эдс в половинах обмотки, как и полагается, противоположны.
Из этого следует, что обнуление эдс в центре вторичной обмотки происходит в результате компенсации эдс, наводимых в левой и правой системе проводников, как показано на рис. 5.

a) отключена правая часть обмотки

b) подключены обе полуобмотки

с) отключена левая часть обмотки

Рис. 5 Направление эдс индукции при отключении частей вторичной обмотки

Как видно из схемы, действительно, согласно концепции индуцирующих токов, при отключении половин обмотки в оставшейся части возбуждаются противофазные эдс, а при подключении обеих частей эти эдс компенсируются.
Не менее важным подтверждением концепции индукции токов является опыт с проволочной надставкой. Вид её показан на рис. 6.

Рис. 6. Вид проволочной надставки

Как видно из фото, проволочная наставка представляет собой бескаркасную катушку 1 из 10 витков провода Ø 0,32 мм. Размер катушки выбран так, чтобы две её стороны были удалены от области индукции и были больше поперечного размера вторичной обмотки измерительной головки, составлявшей 25 мм. Размер катушки 30 х 30 х 4 мм. Для съёма характеристик посредине из нитки сделан визир 2. В принципе, с размерами катушки мы использовали тот же самый приём, что и в эксперименте с большим и малым контурами , когда стороны контура были разнесены до такого размера, чтобы проявились особенности индукционного процесса в отдельных его частях.
Но главной особенностью катушки является то, что её концы могут быть как замкнутыми, так и разомкнутыми. В принципе, если токи Фуко, как считается, имеют вихревой характер, то, как мы могли убедиться в первой части исследования на примере токов Фуко в феррите, в котором повороты, а значит и уменьшения путей тока, не приводили к изменению эдс индукции во вторичной обмотке, в данном случае замыкание концов обмотки тоже не должно было бы изменять условия индукционного процесса. Если же токи Фуко имеют невихревой характер, то замыкание концов обмотки будет существенно изменять токи Фуко в накладке, а следовательно, и эдс во вторичной обмотке.
На рис. 7 представлены осциллограммы эдс во вторичной обмотке при разных положениях проволочной накладки с разомкнутыми концами.

Рис. 7. Осциллограммы эдс индукции во вторичной обмотке головки при левом (a), правом (b) положении разомкнутого проволочного контура и при его отсутствии (c)

Как мы можем убедиться, наличие или отсутствие проволочной разомкнутой накладки, как и её местоположение на головке, не влияет на амплитуду и фазу эдс индукции во вторичной обмотке. На осциллограммах присутствует только паразитная эдс, обусловленная недостаточной перпендикулярностью обмоток головки.
Эдс индукции во вторичной обмотке при замкнутой проволочной накладке показана на рис. 8.

Рис. 8. Осциллограммы эдс индукции во вторичной обмотке головки, возбуждаемые замкнутой проволочной рамкой при различном её положении на головке

Как мы видим, осциллограммы полностью идентичны тем, которые были получены в первой части исследования для меди и алюминия, т.е. для материалов с доминирующей электронной компонентой тока Фуко. График изменения амплитуды и фазы индуцируемой эдс при смещении проволочной накладки вдоль головки, приведенный на рис. 9, также повторяет соответствующий график на рис. 1.

Рис. 9. Графики изменения амплитуды V и фазы φ эдс, индуцируемой во вторичной обмотке при смещении проволочной наставки вдоль измерительной головки

Наконец, если мы отключим, например, левую часть вторичной обмотки, чтобы стороны проволочной накладки одновременно не влияли на вторичную обмотку, то получим осциллограммы, представленные на рис. 10.

a) Правая сторона контура накладки находится в области включённой правой половины вторичной обмотки

b) область компенсации эдс индукции сторонами контура накладки

c) Левая сторона контура накладки находится в области включённой правой половины вторичной обмотки

Рис. 10. Индуцирование эдс проволочным контуром в правой половине вторичной обмотки

Из серии снимков видно, что пока одна из сторон контура доминирует в процессе возбуждения эдс во включённой половине вторичной обмотки, фаза эдс остаётся постоянной, а в середине половины обмотки амплитуда достигает максимума, что не характерно для случаев, когда обе части контура накладки оказывают влияние на вторичную обмотку. При смене влияния сторон фаза эдс инвертируется.
Это подтверждает выводы первой части работы, что токи Фуко не являются вихревыми, как не является вихревой и напряжённость электрического поля внутри материала накладки. Токи возбуждаются непосредственно изменяющимися индуцирующими токами в локальных областях проводящего тела и их пути в теле имеют стандартный вид проводящего контура с источником эдс и нагрузкой.
Чтобы окончательно прояснить вопрос индуцирования токов Фуко, необходимо определить фазу эдс, индуцируемую в накладке. Для этого воспользуемся найденной нами эквивалентностью с токовым короткозамкнутым контуром. Эквивалентная электрическая схема многовитковой проволочной накладки представлена на рис. 11.

Рис. 11. Эквивалентная электрическая схема многовитковой проволочной наставки; n – число витков наставки

Исходя из этой схемы, если мы попытаемся замерить эдс в любой её части, то получим нулевой результат, поскольку при приблизительно равных источниках и сопротивлениях каждого витка, будем получать балансную схему, в которой отношение резистивного делителя будет равно отношению делителя источников. Размыкание этой схемы, как и вставка внешнего сопротивления, будут изменять условия короткого замыкания в контуре. Чтобы уйти от компенсирующего влияния и максимально не изменить условия короткого замыкания был сделан двойной контур, состоящий из 10 витков медного провода Ø0,18 мм, и 10 витков медного провода Ø0,32 мм. При этом исходная схема принимает вид, показанный на рис. 12.

Рис. 12. Эквивалентная схема многовиткового контура из проводников разного диаметра при отводе сигнала от места соединения проводников; E[sub]1[/sub], R[sub]1[/sub] – эдс и сопротивление части накладки из тонкого провода, E[sub]2[/sub], R[sub]2[/sub] – эдс и сопротивление части накладки из толстого провода

Исходя из данной схемы, если источники во всех витках накладки приблизительно одинаковы E[sub]1[/sub] = E[sub]2[/sub] = nE[sub]0[/sub], где E[sub]0[/sub] – эдс, возбуждаемая в одном витке накладки, n – количество витков половины обмотки накладки, если размеры витков и материал проводов тоже одинаковы, а R[sub]1[/sub] = kR[sub]1[/sub], k > 1, то учитывая, что сопротивление провода определяется стандартным выражением R = ρl/S, где ρ – удельное сопротивление провода, l – длина провода, S = πd[sup]2[/sup]/4 – сечение провода, напряжение между клеммами выхода будет определяться выражением
(1) Для выбранных нами размеров проводов, мы можем ожидать амплитуду E = 0,52nE[sub]0[/sub], что является измеримой величиной.
Прежде всего проверим, что свойства этого сдвоенного контура сохранились неизменными. На рис. 13 представлены соответствующие осциллограммы, из которых видно, что интересующая нас фаза эдс индукции во вторичной обмотке не изменилась по сравнению с одиночным контуром, осциллограммы которого показаны на рис. 8.

Рис. 13. Эдс во вторичной обмотке, возбуждаемая сдвоенным контуром накладки.

На рис. 14 представлены осциллограммы эдс, индуцируемой в проволочном контуре накладки и измеренной вышеуказанным методом двойного контура.

Рис. 14. Осциллограммы эдс, индуцируемой в проволочном контуре накладки и измеренной вышеуказанным методом двойного контура

Мы видим, что амплитуда, а главное, фаза индуцируемой эдс не изменяется при различном положении накладки на измерительной головке. Смещение частоты индуцируемой эдс составляет 1,65 деления при периоде первичного сигнала 4,9 делений. Таким образом, запаздывание равно 121°. Это достаточно близко к четверти периода, что позволяет записать зависимость индуцирующей эдс для электронной компоненты тока Фуко:
(2) где r - расстояние между индуцирующим проводником и эквивалентной стороной тела, в которой индуцируется электронная компонента тока Фуко. Обобщая этот результат с зависимостью, полученной нами в предыдущей работе, и описывающей эдс в проводнике при взаимном движении его и постоянного магнита, зависимость (2) приобретает вид:
(3) Полученная зависимость внешне похожа на ту, которая может следовать из уравнений Максвелла. И это вполне понятно. Если бы уравнения Максвелла были в корне несправедливы, то они не смогли бы описывать ни одно из наблюдаемых явлений индукции. Другое дело, что в зависимости (3) отсутствуют какие-либо потоки магнитного поля, воздействующие на площадь контура. Индуцируемая эдс является результатом непосредственного воздействия индуцирующего тока на линейную часть проводника, в котором индуцируется эдс. Поэтому расстояние берётся не между мифическим источником магнитного поля и контуром, а между индуцирующим током и проводником, в котором наводится эдс.
Независимость фазы и частоты индуцируемой в нём эдс от положения двойного контура на измерительной головке подтверждает выводы предыдущих экспериментов с короткозамкнутым контуром, поскольку демонстрирует наличие и неизменность токов Фуко, индуцируемых в накладках вдоль всей длины стороны головки. А следовательно, перефазировка эдс во вторичном контуре, возбуждаемой накладкой, свидетельствует о том, что индукция возбуждается именно сторонами контура накладки при взаимодействии с проводниками вторичной обмотки, а не всей плоскостью накладки как источника некоего магнитного поля.
Для ориентационной компоненты невозможно провести вышеописанный эксперимент с короткозамкнутым контуром. Но зная запаздывание для электронной компоненты и ранее продемонстрированную противофазность ориентационной и электронной компонент токов Фуко, мы можем с уверенностью утверждать, что ориентационная компонента опережает индуцирующий ток на четверть периода. При этом зависимость для ориентационного тока изменяет знак по сравнению с (3) и приобретает вид
(4) При этом, поведение данной зависимости при взаимодействии взаимно движущихся постоянного магнита и феррита ещё предстоит проверить.
С точки зрения полученных результатов становится понятным расхождение между графиками фаз запаздывания для материалов с доминирующей электронной и ориентационной компонентами. В первых электронная компонента тока Фуко отстаёт от фазы тока в первичной обмотке на 90°. Эдс во вторичной обмотке зависит от направления доминирующей в каждом случае ветви тока Фуко в наставке и в каждом случае тоже запаздывает на 90°. Результирующая фаза эдс может изменяться от 0° до -180°. В материалах с ориентационной компонентой эквивалентный ток опережает ток в первичной обмотке на 90°, а потому результирующая эдс в зависимости от доминирования того или иного направления влияющих элементов эквивалентного тока в накладке, имеющих противоположное направление, может изменяться от 0° до +180°.
Естественно, это начальные исследования, не учитывающие многие факторы, связанные с особенностями самих материалов. В частности, так как электронная компонента обусловлена непосредственным возбуждением направленного движения электронов проводимости в теле накладки, то вследствие малой инерции электронов, фаза данного тока, как минимум на низких частотах, практически не будет зависеть от частоты индуцирующего тока. Ориентационный же ток, формируемый инерционными атомами доменов, будет иметь существенную зависимость фазы запаздывания от частоты даже на звуковых частотах, что необходимо учитывать при моделировании физических процессов, описывающих токи Фуко. Также следует отметить и то, что нет идеальных материалов с электронной, как и ориентационной компонентами тока Фуко. Это тоже будет влиять на величину фазы запаздывания, делая её неидеальной по описанию. Фактически, расшифровав особенности поведения амплитуды и фазы токов Фуко для различных материалов, можно проникнуть в тайны реальных электромагнитных свойств, не маскируемых внешне проявляемыми компенсирующими и маскирующими эффектами, с которыми мы неоднократно сталкивались и в проводимом исследовании.
Описанные особенности компонентов тока Фуко отражаются и на распространении этих токов внутри проводящего тела. Если мы рассмотрим два последовательных слоя этого тела, то увидим, что каждый следующий от индуцирующего тока слой будет возбуждаться разностью токов самого индуцирующего тока и индуцируемых токов в предыдущих слоях. Для электронной компоненты это будет обусловлено встречными токами в предыдущих слоях, а в ориентационной компоненте – локальной замкнутостью микротоков доменов, вследствие чего на домены следующего слоя будет воздействовать разупорядывающий ток предыдущего слоя, так как ток исходной направленности будет ориентироваться со стороны индуцирующего тока, как показано на рис. 15b.

Рис. 15. Схемы затухания индуцирующих токов в слоях проводника для электронной (a) и ориентационной (b) компоненты токов Фуко; зелёным цветом показаны индуцирующие токи

Вследствие этого, обе компоненты тока Фуко внутри тела затухают значительно быстрее поля индуцирующего тока в свободном пространстве. Единственное различие в характере затухания проявляется в том, что в случае электронной компоненты степень затухания определяется проводимостью тела и возможностью замыкания тока I[sub]e1[/sub] в области слабого индуцирующего тока поля. Это обусловлено тем, что разность токов во втором слое будет «конкурировать» с током первого слоя, пытающимся замкнуться, и если само тело будет находиться в области слабого изменения поля или омическое сопротивление тела будет значительным, то и ток I[sub]e1[/sub] будет мал, а значит, и затухание будет более слабым. А следовательно, индукция, возбуждаемая разностью токов, в следующем слое будет значительной и замыкание тока предыдущего слоя не будет реализоваться до той области, в которой индуцирующий ток следующего слоя не станет меньше суммы токов предыдущих слоёв. Там и произойдёт замыкание токов. И чем уже будет область замыкания, тем меньше будет электронная компонента тока Фуко.
Ориентационный ток от этого не зависит, но зависит от массивности самого ферромагнетика. Если бы мы попытались сделать ферритовую накладку с толщиной ранее использованной проволочной, то такого эффекта, как на проволочной наставке, не получили бы.
Так же и с многослойными накладками, состоящими из материалов с разной доминирующей компонентой тока Фуко. Внешне кажется, что образование многослойной накладки должно было бы увеличивать результирующий ток в любом случае, поскольку ток в одной накладке будет возбуждать в другой накладке ток того же направления, что и индуцируемый извне. Но в действительности, вопрос стоит сложнее. На рис. 16 представлены осциллограммы последовательного наложения ферритовой накладки поверх медной.
Рис. 16. Осциллограммы эдс индукции во вторичной обмотке головки при последовательном наложении медной (a), ферритовой поверх медной (b) и массивной ферритовой поверх медной (c) накладок

Как и ожидалось, при наложении обычной ферритовой накладки поверх медной, на рис. 16 b амплитуда сигнала немного возросла. Наложение массивной ферритовой накладки на рис. 16 с привело к значительному росту амплитуды эдс во вторичной обмотке.
Но поменяем местами материалы накладок и первой поставим ферритовую, а поверх неё медную и массивную медную. Результаты представлены на рис. 17.

Рис. 17. Осциллограммы эдс индукции во вторичной обмотке головки при последовательном наложении ферритовой (a), медной поверх ферритовой (b) и массивной медной поверх ферритовой (c) накладок

Как мы видим, эффект полностью противоположный. Медная накладка поверх ферритовой ослабляет токи Фуко в последней, а массивная практически их уничтожает.
Так что здесь последовательность слоёв оказывает принципиальное значение, как и важно, откуда направлен источник возбуждения токов Фуко. Ферритовая накладка со стороны источника усиливает токи Фуко в медной накладке, расположенной перед ней со стороны источника. Медная накладка, наоборот, ослабляет токи Фуко в феррите, расположенном перед ней со стороны источника.
Этот эффект обусловлен как раз особенностями электронной и ориентационной компонент тока Фуко и ориентацией их реакции на внешнее индукционное воздействие. Если феррит расположен перед медью, то в меди наводится эдс противоположного знака и он оказывается расположенным между одинаково направленными токами, как показано на рис. 18.
Рис. 18. Схема индукции токов Фуко в составной наставке из феррита и листа меди

Учитывая же циркуляционный характер микротоков в феррите, внешний ток и ток в меди получаются разупорядочивающими для доменов феррита. Поэтому наблюдается ослабление тока Фуко в нём.
В случае расположения феррита сзади меди, ориентационные токи в феррите наоборот усиливают электронные токи в меди, будучи направленными согласно с внешним полем.
Описанные особенности важны для правильной экранировки объектов от внешнего эм поля, в частности самолётов от радаров, а также защиты аппаратуры от внешних мощных импульсных воздействий, нарушающих работоспособность приборов.

В целом, проведенное исследование продемонстрировало, что токи Фуко состоят из двух компонент. Электронная компонента токов Фуко имеет вид обычного, невихревого переменного тока в проводящем теле. Направленность его противоположна индуцирующему току, т.е. имеет направленность, препятствущую изменению поля индуцирующего тока в области проводящего тела.
Ориентационная компонента возникает вследствие ориентации доменов в ферромагнитном теле по закону Био-Савара-Лапласа при взаимодействии микротоков атомов ферромагнетика с индуцирующим током первичной обмотки. Данный ток можно назвать условным, поскольку при этом сам ток электронов/ионов не возникает, но токи орбитальных электронов атомов доменов формируют некоторый переменный во времени эквивалентный ток, способный возбуждать эдс индукции во вторичной обмотке. Физическая сущность этого тока такая же, как и у постоянного магнита, в котором нет (или почти нет) электронного тока как такового, но ориентированные токи отдельных атомов складываются в некоторый суммарный эквивалентный ток. Учитывая природу своего возникновения, ориентационный эквивалентный ток всегда ориентирован по направлению индуцирующего тока. Оба тока имеют фазы запаздывания, смещённые на четверть периода возбуждающего поля, но электронная компонента запаздывает, а ориентационная опережает по фазе возбуждающее токовое поле. Сам процесс возбуждения токов Фуко определяется прямым воздействием индуцирующих токов и результат воздействия определяется как суперпозиция воздействий элементарных токов индуктора. Электрическое поле токов Фуко также не вихревое, как в материалах с электронной, так и ориентационной компонентой. Электрическая схема тока Фуко состоит из эдс, наведенной в некоторой области тела, и пассивного сопротивления растеканию тока в остальных частях этого тела. Замыкание токов Фуко для электронной компоненты происходит в области со слабым внешним токовым полем и при условии, что суммы эдс, наведенные в более близких к источнику поля слоях, превышают эдс, наведенную в слое, где осуществляется замыкание токов Фуко.
Добавлять комментарии могут только
зарегистрированные пользователи!
 
Имя или номер: Пароль:
Регистрация » Забыли пароль?
алексей семихатов 4 алексей савватеев 7 владимир сурдин 3 новый ролик 8 черная дыра 3 скорость света 3 любовь 80 видео 9 пространство 6 время 6 космология 4 материя 3 гравитационные волны 7 эфир 6 троица 77 бог 80 горизонт событий 4 ото 5 сто 12 чёрные дыры 3 будущее 3 искусственный интеллект 6 энтропия 3 космос 5 россия 4 сознание 3 вселенная 3 квантовая физика 4 электромагнетизм 3 лиго 4 эффект доплера 4 луна 3 комплексное запаздывание 3 разум 6 рассудок 3 ум 11 интернет 3 теория относительности 4 гравитация 5 ложность релятивизма 4 дети 3 энергия 3 благодать 4 математика 4 спасение 3 крест 3 дифракция 3 химия 5 воля 4 золотое сечение 3 марс 3 истина 5 классическая физика 4 майкельсон 3 преобразования лоренца 4 христос 4 логика 3 эфирный ветер 4 отец 4 святой дух 3 сын 4 вода 3 дух святой 3 иисус христос 12 путь 3 человек 6 гипотеза 3 наука 4 gps 3 квантовая механика 4 черные дыры 3 большой адронный коллайдер 4 решение 4 мир 3 история 3 физика 3 эксперименты 3 лечение рака в израиле 3 методы лечения рака в израиле 3 биография 4 история открытия 3 темная энергия 3 погрешность 3 метрология 3 измерения 5
 
© decoder.ru 2003 - 2024, создание портала - Vinchi Group & MySites
ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - logoSlovo.RU