Это совершенно новая страница сайта. Я не нашел другого способа ответить моему читателю В. Руднику на его вопрос так, чтобы результат получать соместно. Вопрос этот многогранный и довольно сложный. Он из области магнетизма, но методами реальной физики не проработан. Вопрос касается работы униполярного генератора и много раз обсуждался на форумах. Однако, единого понимания физики его работы не достигнуто. Не будучи участнтком этих форумов, я не смогу оперировать уже имеющимися результатами. К тому же, я не имею возможности просеять огромный материал с форумов. Надеюсь, что эта страничка станет законодателем нового способа научного общения. Итак.... ![]()
|
Отправляясь в серьёзный поход, проверим содержимое рюкзаков. Нельзя допустить, чтобы в работе подвел какой-нибудь инструмент. 1.- Правило буравчика для определения направления вихревого магнитного поля (ВМП) вокруг проводника с током. Помним, что это не физическое правило, а скорее - народная примета. Поэтому здесь ошибка с направлением тока, выбранного исторически от "+" к "-". Реально ток течет в обратном направлении. 2.-Постоянный магнит и его аналог в виде катушки. С направлением тока та же проблема. 3.-Правило левой руки для определения движения проводника с током в МП. Для реального тока можно руку заменить на правую. Ну это дело вкуса, главное- помнить. |
![]() |
В 1831 году Майкл Фарадей, открыв закон электромагнитной индукции, помимо прочих экспериментов, построил наглядное устройство преобразования механической энергии в электрическую - диск Фарадея. Это было чрезвычайно неэффективное устройство, однако оно имело значительную ценность для дальнейшего развития науки.Закон электромагнитной индукции, сформулированный Фарадеем, рассматривал проводящий контур, пересекающий линии магнитного поля. Однако в случае диска Фарадея магнитное поле было направлено вдоль оси вращения, контур относительно поля не перемещался. Наибольшее же удивление вызвал тот факт, что вращение магнита вместе с диском (рисунок 1) также приводило к появлению ЭДС в неподвижной внешней цепи. Так появился парадокс Фарадея, разрешённый только через несколько лет после его смерти с открытием электрона - носителя электрического заряда, движение которого обуславливает электрический ток в металлах.| МАГНИТ | ДИСК | ВНЕШНЯЯ ЦЕПЬ | ЭДС |
| неподвижен | неподвижен | неподвижен | 0 |
| неподвижен | вращается | неподвижен | ЕСТЬ (1) |
| неподвижен | неподвижен | вращается | ЕСТЬ (2) |
| неподвижен | вращается | вращается | не определено |
| вращается | неподвижен | неподвижен | 0 |
| вращается | вращается | неподвижен | ЕСТЬ (3) |
| вращается | неподвижен | вращается | ЕСТЬ (4) |
| вращается | вращается | вращается | не определено |
![]() | ВОПРОС ПЕРВЫЙ. Возможно ли, чтобы в самом движущемся или вращающемся постоянном магните индуцировалась ЭДС от собственного поля? ОТВЕТ. Нет, конечно. Посмотрите на рисунок слева, если Вы являетесь источником поля, то силовые линии Вас НЕ МОГУТ пересекать. Возможно, кто-то полагает, что пересекать Вас могут силовые линии соседей? -Тоже невозможно. Пересечься-то они могут, но относительного движения не будет. ВОПРОС ВТОРОЙ. Должна ли в УГ индуцироваться ЭДС на участке АС проводника в случае осесимметричного магнита? ОТВЕТ. Да. Смотрим на рисунок справа, в котором магнитное поле перпендикулярно рисунку. Чем разичаются участки dl проводника в трех угловых положениях? -Только линейной скоростью. То есть, ЭДС в проводнике просто определяется средней скоростью Blv/2. |
|
О причинах этого явления я здесь говорить не буду, это уже атомная физика. Нам сейчас важно, что концентрация СЭ в металлах составляет около 10 24(м-3). (Это не атомные электроны и они никогда таковыми не были, это именно СЭ. Учебники называют их электронным газом, - пусть так. Только никакой ионизации атомов кристаллической решетки не бывает, это глупость.) При такой концентрации один электрон приходится на несколько тысяч атомов металла. И все равно это очень высокая концентрация, достаточная для развития огромных токов. Но как образуются токи? ![]() |
ВОПРОС ТРЕТИЙ. Как может индуцироваться ЭДС во внешней неподвижной цепи? ОТВЕТ. Я так понимаю, что, если бы участок АС цепи был между магнитами, то сомнений бы не было. А в чем разница-то? Те же силовые линии пересекают такой же участок цепи АС, то же самое взаимодействие BLV... И результат должен быть тем же. Неподвижен проводник цепи, а движется магнит, ну и что? |
|
ВОПРОС ЧЕТВЕРТЫЙ. Диск и магнит могут вращаться при этом в разные стороны, но полярность на выходе из диска всё равно определяется вращением диска , а не магнита. ОТВЕТ: Во-первых, эта ситуация не предусмотрена таблицей. В ней рассматриваются только вариант совместного вращения диска и магнита, либо неподвижность одного из них. Во-вторых, -это логическая ошибка (рассматриваем ее за рамками варианта №3). Направление вращения в абсолютном понимании можно определить только для одного движущегося объекта. Взаимодействие двух движущихся объектов рассматривается в относительном виде. Если диск вращается с круговой частотой (+w1), а магнит вращается с частотой (+w2), то знак эдс определется разностью линейных скоростей (w1-w2)r. Очевидно, что смена знака ЭДС произойдет не при w2=0 (направление вращения магнита), а при (w2=w1). Поэтому при изменении w2 в этом диапазоне будет впечатление, что знак ЭДС зависит только от направления вращения диска. НЕ забываем, что эта ЭДС суммируется (алгебраически) с ЭДС во внешнем контуре. Поскольку данный пример не из таблицы, то здесь еще несколько вариантов. Что касается утверждения, что "Вращение магнита на полярность и величину ЭДС не влияет...", то это чья-то диверсия под форум. Это либо ложь, либо подразумевается (w2=w1). |
Собственно говоря, все основные моменты для УГ мы описали.
Осталось добавить, что роль диска с успехом может выполнять и сам магнит (рис.3), если он обладает электропроводностью. Из нашей таблицы остается в этом случае вариант 3. С ним мы уже разобрались и вопросов нет. Однако надо помнить, что это обратимое устройство. То есть, если цепь рамки подключить к внешнему источнику тока, генератор превратится в двигатель (рис.4). И всё бы ничего, только появилась "маленькая странность" -движение магнита не создает реактивного момента. Во всяком случае, именно так характеризуют ситуацию на форумах. Термин новый появился "безопорное движение", претендующий на опровержение третьего закона Ньютона. Ну, значит, всевышний повелевает нам поучаствовать.
В предыдущем абзаце обратите внимание на слова - притягивание и отталкивание. Если вам когда-нибудь приходилось держать в руках электромотор в стадии начальной раскрутки, то вы могли чувствовать, что корпус (со статором внутри него) пытается провернуться в направлении противоположном направлению вращения ротора. Тот самый закон сохранения момента импульса. А теперь посмотрите на генератор Фарадея - у него нет статора. Ему не от чего отталкиваться.Генератор Фарадея примечателен тем , что являет себя как бы в трёх ипостасях. Он сам себе и ротор, и статор и сплошной коллектор из одной пластины. В соответствии с законом сохранения импульса ни магнит, ни двигатель в целом не должны вращаться. А он вращается. Наблюдается так называемое безопорное вращение, в терминологии "альтернативщиков".
Сила сопротивления F=kN.Работа А равна FL. И кинетическая энергия E=mv2/2 тоже равна FL. Не в этом ли путаница? Ведь сила трения приложена одновременно к двум объектам: к телу и поверхности скольжения. При одинаковой скорости v мощность трения Fv относится одновременно к двум объектам. Тогда и энергия Nt распределится поровну. Кажется естественным факт, что кинетическая энергия пули расходуется ПУЛЕЙ на сплющивание при ударе. Но где она была заключена, в каком хранилище? Каковы признаки нарастания энергии движущегося тела? Наука знает только две формы накопления энергии: СЖАТИЕ dW=d(PV) и температура dW=kdT. Но эти факторы отсутствуют в движении тел (по крайней мере - в масштабе действия). Если теперь найти полную энергию движения W=mv2/2 +FL, мы вынуждены признать, что работа FL - это затраты энергии на движение, достигаемое при равном распределении энергии со средой. Если бы это было не так, то динамика среды была бы неучтенной. А ведь это ОГРОМНАЯ энергия (см. фото). Есть еще несколько убийственных аргументов, но, полагаю, и этого достаточно.
Все тела живой неживой материи обладают полями энергии (суть -заряды).
А поскольку мы уже знаем, что всякое пространство наполнено СЭ, то относительное движение магнита в УМ обязано вызывать движение СЭ среды. В таком случае, мы вправе рассматривать прилегающую к магниту область пространства как проводник (рисунок 5). Выберем условно направление тока в магните мотора от центра к периферии. Находим направление вращения магнита по часовой стрелке. Придаем это направление току виртуального проводящего кольца. Находим направление силы, рождаемой этим кольцом. Мы видим, что сила направлена против тока, то есть, пусковой ток уравновешивается пространством. Электродинамическое торможение. Это и есть ОПОРА, да еще какая. Конечно, действие этой силы непродолжительное. Но ведь именно так мы и ощущаем момент сопротивление опоры. Тем, кто сомневается в способности СЭ оказать подобное силовое действие, советую прочесть статью ЖЕСТКОСТЬ ПРОСТРАНСТВА. Остальным сразу даю аналог из современных взглядов. Вносим магнит в проводящее кольцо. В нем индуцируется ЭДС. Как определяется направление тока в кольце? По правилу Ленца! Именно так, как у нас -принцип ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ. Только без пальцев рук и ног.
Настало время подкрепить пройденный материал другим примером, знакомым всем с детства. Вы хорошо понимаете центробежную силу? А центростремительное ускорение? Сейчас вы перестанете его понимать. Центробежная сила к чему приложена? -Ясно- к атомам решетки, которые препятствуют деформации диска. Правильно. А ускорение? Говоря "к элементарной массе dm", мы подразумеваем, что к тем же атомам. Получается, что сила ma=F разгружает решетку, и ей не страшны обороты?
ПАРАДОКС такой же, как в случае с кинетической энергией и работой FL. Численно сила действительно равна ma, только сила F=ma приложена вообще не к диску и ее направление противоположно. Приложена она к СЭ пространства.|
ВОПРОС ПЯТЫЙ. О режиме мотора: Для чего тогда пропускать ток через диск, если он индуцируется во внешнем проводнике? ОТВЕТ: Ответов два- в зависимости от Ваших целей. 1. Если Вы хотите убедиться, будет ли вращаться магнит, когда ток проходит только по проводу, то ДА, не нужно пропускать ток через магнит. Но это будет не УГ, а другое устройство. 2. Если Вас интересует, что тогда дает ток через магнит, -ответ на страничке. Электродинамическое торможение. Без него ваш проводник будет вырван из устройства. Придется делать статор. |