Elektromagnētisma noslēpumi

Elektromagnētisma doktrīna ilgi kritizējarunājot par viņu: nesaprotami, sarežģīti, pretrunīgi.

Patiešām, tajā ir aptuveni simts paradoksu. Tomēr viņu teorētiskā analīze, tā sakot, teorēšana, pilnveidošana, neraugoties uz šādas nodarbības lietderību, dažreiz joprojām izjūt kaut ko skapisku, spekulatīvu. Šādos gadījumos gribot negribot jājautā: vai praksē, eksperimentos ir kaut kas jauns, kas pat pārsteigtu pieredzējušākos teorētiķus?

Man jāsaka, ka neparastus eksperimentus, neskatoties uz to, ka tie ir izskaidrojami esošās doktrīnas ietvaros, var saskaitīt ar duci. Starp tiem ir arī tādi, kas beidzot paver ceļu jaunai elektrodinamikai - skaidrai, vienkāršai un loģiskai, bez paradoksiem.

Parunāsim par abiem. Īpaši iespaidīga izskata "motori", kuros starp elektrodiem, kur ir pieslēgts augstspriegums, neprātīgi griežas dažādi priekšmeti. Vienu šādu riteni uzcēla Franklins. Tās darbības princips ir ļoti vienkāršs: lādiņi, ko atvaira Kulona spēki, plūst no elektrodiem uz rotoru.

Ir ziņkārīgs eksperiments ar metāla cauruli, kurai tiek piegādāta strāva. Kā jūs zināt, jebkura metāla objekta dobumā, kas atrodas zem sprieguma, nav elektriskā lauka. Tātad, ja caurules iekšpusē ievietojat iezemētu vadu, tā elektriskā jauda palielināsies. Kāpēc? Kā caurule “pamana”, ka tajā ir vads? Izrādās, ka viņa aste, tā, kas pievienojas zemei, nonāk elektriskā ārējā laukā un, tāpat kā sūknis, ievelk vadā nepieciešamās lādiņas.

Šajās parādībās nav “jaunas” fizikas. Daudz vairāk rezerves tās uzbūvei ir magnētiskais lauks. Vienā reizē diezgan daudz tika rakstīts par R. Sigalova darbiem. Fergānas fiziķiem izdevās izsekot "stūru" uzvedībai ar straumēm.

Divi vadītāji, kas veido leņķi, var pārvietot struktūru, to darot paši. Likās, ka ir parādījusies jauna parādība, taču, rūpīgi izpētot, izrādījās, ka šeit darbojas labi zināmie Lorenca spēki un visu izskaidro labi zināmi likumi. Un, kaut arī zinātnieki šeit neatrada fizisku jaunumu, tomēr viņiem izdevās nākt klajā ar vairākiem pārsteidzošiem dizainparaugiem, kas tehnoloģijā iepriekš nebija zināmi.

Interesantāka ir situācija ar magnētiskajiem balstiem. Ja vieni un tie paši divu pastāvīgo magnētu stabi ir pagriezti viens pret otru, spraugā nebūs magnētiskā lauka - tas izriet no fizikas pamatskolas kursa. Bet, ja šajā spraugā ir ievietots diriģents un stabi ir nedaudz nobīdīti, vadītājā parādīsies strāva. (Intervēts, kāpēc?

Šo paradoksu Bulijs atklāja 1935. gadā. Tā skaidrojums ir šāds: elektriskos laukus vienmēr var pievienot, bet magnētiskos - tikai tad, ja to avoti (magnēti, elektromagnēti) balstās uz kopēju platformu. Magnētisko lauku superpozīcija, tas ir, to superpozīcija, ne vienmēr ir iespējama. Šis secinājums ir ārkārtīgi svarīgs zinātnei un tehnoloģijai - galu galā dažreiz teorētiskā summēšana praksē noved pie nepareiziem rezultātiem. Starp citu, ir pārsteidzoši, ka tas vēl nav legalizēts ar atsauces grāmatām un mācību grāmatām.

Grano pieredze ir interesanta. Ja uz dzīvsudraba tiek izvadīta strāva, iemetiet nagu, vara ķīļus. zāģskaidas, tad tās iegremdēsies šķidrā metālā un sāks virzīties tajā virzienā, kur izskatās neass gals. Un šeit, šķiet, darbojas tie paši Lorenca spēki.

No pašreizējās kvēldiega izejas (vai ieejas) smailo galu koniskajām virsmām, kas ir perpendikulāras šīm virsmām. Dzīvsudraba plūstošās strāvas magnētiskajā laukā šiem pavedieniem tiek pielikts spēks perpendikulāri tā plūsmas virzienam; šādā veidā ķīlis tiek izstumts. Tā Toms Sējējs izšāva ķiršu kaulus, saspiežot tos ar pirkstiem.

Grano paradokss.Dzīvsudrabā ievietots vara cilindrs ar caur to izvadītu strāvu sāk virzīties uz priekšu ar šo gala virsmu, kuras laukums ir lielāks.

Visbeidzot, vēl divi neparasti eksperimenti. Un tieši viņi, mūsuprāt, dod iespēju runāt par jaunu pieeju. Tas attiecas uz Tomskas fiziķa G. Nikolajeva darbu, kas elektrodinamikā izraisīja sensāciju. Pēc daudzu gadu teorētiskiem pētījumiem Nikolajevs nonāca pie secinājuma, ka papildus labi zināmajam ir jābūt arī vēl vienam, nezināmam otrajam magnētiskajam laukam, un uzcēla daudzus modeļus, uz kuriem viņš skaidri parādīja, kā šis otrais lauks izpaužas.

Šeit ir viens no “vienkāršās” pieredzes aprakstiem. Peldošais tilts, kas izgatavots no elektrību vadoša materiāla, vannās tiek ievietots ar elektrolītu. Caur ķēdi "vanna - tilts - vanna" tiek izvadīta elektriskā strāva. Paralēli tiltam novieto vēl vienu vadītāju - kopni, pa kuru arī plūst strāva, tikai daudz lielāka. Tātad, tiklīdz autobuss ir savienots ar strāvas avotu, tilts sāk peldēt. Ja straumes ir vienvirziena, tad tās piesaista, tāpēc tilts paceļas tieši zem autobusa un tam paralēli. Bet ne tikai tas, ka tilts pārvietojas arī gar riepu, apstājoties tieši zem tā vidus.

Kāpēc tilts ir centrā? Ir par ko padomāt. Pats eksperimenta autors apgalvo - pēc viņa vārdiem, tam ir iemesls - ka uz peldošo vadītāju iedarbojas ne tikai šķērseniskais Lorenca spēks, kas vērsts no riepas, bet arī gareniskais spēks, kuru iepriekš neviens nebija redzējis.

Ja jūs to saucat par "Nikolajeva spēku", tad holandiešu un Tomskas fiziķi kopumā garantē, ka nav "sānu" spēku, ar kuriem viņi ir. divus gadsimtus fiziķi ir mocījušies, nemaz. Divas strāvas iedarbojas viena uz otru ar centrālajiem spēkiem, kas vērsti tieši pa rādiusu starp tām.

Viņi nepamanīja Nikolajeva spēku tikai nolaidības dēļ, bet arī tāpēc, ka "pabeigtajā" teorētiskajā aprakstā tas izrādījās lieks. Ja jums ir nepieciešams pārdomāt Nikolajeva pieredze, tad jūs nonākat pie secinājuma, ka divi strāvas "gabali" ietekmē viens otru tieši tāpat kā divi lādiņi: taisnā līnijā.

Šķiet, ka Nikolajeva pieredze, iespējams, var būt izšķirošā pieredze, kas pavērs barjeru jaunai, daudz vienkāršākai, patiesai elektrodinamikai. Tomēr tam būs nepieciešami citi eksperimenti.

Interesanti, ka jau 1935. gadā fiziķi pamanīja, kā supravadīts paraugs atgrūž “svešu” magnētisko lauku (Meisnera efekts). Visi zināja, ka EML izraisa tikai mainīgs magnētiskais lauks, bet šeit tas ir nemainīgs. Tātad, sacīja F. Londons, pats magnētiskais lauks dod spēku.

Meisnera efekta demonstrācija

Nesaprotot šo spēku raksturu, inženieri tomēr izmantoja tos. Tātad 1975. gadā Maskavas elektriķiem izdevās pārsūtīt divreiz lielāku strāvu nekā parasti caur supravadošo cauruli, izveidojot īpašu magnētisko lauku darba zonā.

Neskatoties uz to, Meisnera efekta noslēpums solīja pārāk daudz. Galu galā, izskats strāva supravadītājā tas ir iespējams tikai tad, kad parādās spēks, kas nozīmē, ka spēku rada nevis magnētiskā lauka pieaugumi, kā to nosaka Maksvela vienādojumi, bet gan pats lauks. Elektrodinamika būs jālabo, tas ir neizbēgami, jo tai vajadzētu kļūt par vispārpieņemtu doktrīnu, kas apvieno reālākās elektriskās realitātes visdažādākos aspektus. Patiešām, dažos gadījumos, jo īpaši supravadītājiem, tas pārstāja darboties.

Bet kā tieši saistīt pašu magnētisko lauku un tā radītos spēkus? Tiklīdz šis neparastais jautājuma formulējums tika pieņemts rīcībai, tika nekavējoties identificēti vairāki veidi, kā to atrisināt. Šeit ir īpaša, ilgi izmantota vektora potenciāla, novirzes straumju un magnētiskā lauka enerģija.

Garenvirziena strāvas un tās radītā elektriskā lauka problēma magnetostatiskajos procesos ir nobriedusi tik daudz, ka par to ir parādījušās pat populāras parafrāzes (Okolotin V. A supertask for superductors. Nauka, 1983, p. 115-121).

Liekas, ka šī joma jau ir atklāta un sāk darboties izgudrojumos.Ceturtās elektroenerģijas parādīšanās stiprinās elektrotehniku ​​par aptuveni trešdaļu. Varbūt kaut kas cits ir vēl svarīgāks: radošas attieksmes uzvara biznesam. Izrādījās, ka ir taisnība tiem, kas ticēja elektromagnētisma rezervēm, cenšoties tos nodot cilvēku kalpošanai.

Nez, cik daudz nezināmā ir paslēpta citās fizikas sadaļās? Droši vien nākamais dārgums ir paslēpts mehānikā, inerces sadaļā. Pagaidi un redzi.

Vladimirs Okolotins

Pēc žurnāla "Jaunatnes tehnoloģija" materiāliem

Skatīt arī: Minato magnētiskais motors