Тайните на електромагнетизма

Учение за електромагнетизма критикуван дълго времеговорейки за него: неразбираемо, сложно, противоречиво.

Всъщност в него има около сто парадокса. Теоретичният им анализ, така да се каже, теоретизация, усъвършенстване, въпреки полезността на такъв урок, понякога все още присмива нещо кабинетно, спекулативно. В такива случаи човек неволно иска да попита: има ли нещо ново на практика, в експерименти, което би учудило дори най-опитните теоретици?

Трябва да кажа, че необичайните експерименти, все пак обясними в рамките на съществуващата доктрина, могат да бъдат отчетени с десетина. Сред тях има и такива, които най-накрая отварят пътя към нова електродинамика - ясна, проста и логична, лишена от парадокси.

Да поговорим и за двете. Изключително ефектни изглеждат „мотори“, в които между електродите, където е свързано високото напрежение, различни предмети се въртят неистово. Едно такова колело е построено от Франклин. Принципът на неговото действие е много прост: заряди, отблъснати от кулоновските сили, текат от електродите към ротора.

Любопитен е експериментът с метална тръба, към която се подава ток. Както знаете, в кухината на всеки метален предмет, който е под напрежение, няма електрическо поле. Така че, ако поставите заземен проводник вътре в тръбата, електрическият му капацитет ще се увеличи. Защо? Как една тръба „забелязва“, че има жица вътре? Оказва се, че опашката му, тази, която се присъединява към земята, навлиза в електрическото външно поле и като помпа вкарва необходимите заряди в жицата.

В тези явления няма „нова“ физика. Много повече резерви за изграждането му са изпълнени с магнитно поле. По едно време беше написано доста за творбите на Р. Сигалов. Ферганските физици успяха да проследят поведението на „ъглите“ с токове.

Два проводника, образуващи ъгъл, могат да движат конструкцията, като го правят самостоятелно. Изглежда, че ново явление е очевидно, но след внимателно проучване се оказа, че добре познатите сили на Лоренц работят тук и че всичко се обяснява с добре известни закони. И макар учените да не намериха физическа новост тук, въпреки това успяха да измислят няколко невероятни дизайна, неизвестни досега в технологиите.

По-интересна е ситуацията с магнитните опори. Ако едни и същи полюси на два постоянни магнита са обърнати един към друг, тогава няма да има магнитно поле в пропастта - това следва от начален курс по физика. Но ако в тази празнина се постави проводник и полюсите са леко изместени, в проводника ще се появи ток. (Интервю, поради какво?

Този парадокс е открит от Були през 1935г. Обяснението му е следното: електрическите полета винаги могат да се добавят, но магнитните - само ако техните източници (магнити, електромагнити) са базирани на обща платформа. Суперпозицията на магнитните полета, тоест суперпозицията им, не винаги е възможна. Този извод е изключително важен за науката и технологиите - в края на краищата понякога теоретичното сумиране на практика води до неправилни резултати. Впрочем, изненадващо е, че това все още не е узаконено от справочници и учебници.

Опитът на Грано е интересен. Ако върху живак, през който се предава ток, хвърлете пирон, медни клинове. дървени стърготини, тогава те ще се потопят в течен метал и ще започнат да се движат в посоката, където изглежда тъпият край. И тук същите сили на Лоренц изглежда работят.

От коничните повърхности на заострените краища на текущата нишка излизат (или влизат) перпендикулярно на тези повърхности. В магнитното поле на тока, протичащ в живак, към тези нишки се прилага сила, перпендикулярна на посоката на неговия поток; по този начин клинът се изтласква. Така Том Сойер застреля черешови кости, стискайки ги с пръсти.

Парадоксът на Грано.Меден цилиндър, поставен в живак с преминаващ през него ток, започва да се движи напред с тази крайна страна, чиято площ е по-голяма.

И накрая, още два необичайни експеримента. И именно те, според нас, позволяват да се говори за нов подход. Това се отнася до работата на томския физик Г. Николаев, която предизвика усещане в електродинамиката. След дълги години теоретични изследвания Николаев стигна до извода, че в допълнение към добре познатото, трябва да има и друго, неизвестно второ магнитно поле и изгради много модели, върху които ясно показа как се проявява това второ поле.

Ето едно от описанията на "просто" преживяване. Плаващ мост, изработен от електропроводим материал, се поставя във ваните с електролит. Електрически ток се предава през веригата "баня - мост - баня". Успоредно с моста се поставя още един проводник - шина, по която също тече ток, само много по-голям. И така, веднага след като шината е свързана към източник на ток, мостът започва да плава. Ако токовете са еднопосочни, тогава те са привлечени, така че мостът се издига точно под шината и успоредно на нея. Но не само това, мостът също се движи по дължината на гумата, спирайки точно под средата си.

Защо мостът е центриран? Има какво да помислим. Самият автор на експеримента твърди - по думите му има причина - че върху плаващия проводник действа не само напречната сила на Лоренц, насочена от гумата, но и надлъжната сила, която преди това никой не е виждал.

Ако го наречете „силата на Николаев“, тогава холандските и томските физици напълно гарантират, че няма „странични“ сили, с които са. в продължение на два века физиците са измъчвани, изобщо. Два тока действат един върху друг от централни сили, насочени точно по радиуса между тях.

Те не забелязаха силата на Николаев само по небрежност, но и защото се оказа излишна в „готовото“ теоретично описание. Ако трябва да помислите за преживявания на Николаев, тогава стигате до извода, че две "парчета" ток влияят едно на друго по абсолютно същия начин като два заряда: по права линия.

Изглежда, че опитът на Николаев може да бъде решаващото преживяване, което ще отвори бариерата пред нова, много по-проста, истинска електродинамика. Това обаче ще изисква други експерименти.

Любопитно е, че още през 1935 г. физиците забелязват как свръхпроводяща проба отблъсква „чуждо“ магнитно поле (ефектът на Майснер). Всички знаеха, че ЕМП се индуцира само от променливо магнитно поле, но тук то е постоянно. Така че, каза Ф. Лондон, самото магнитно поле дава сила.

Демонстрация на ефекта на Майснер

Не разбирайки същността на тези сили, инженерите въпреки това се възползваха от тях. Така през 1975 г. московските електротехници успяват да пренесат ток два пъти по-голям от обичайния чрез свръхпроводяща тръба, създавайки специално магнитно поле в работната зона.

Въпреки това мистерията на ефекта на Майснер обеща твърде много. В крайна сметка, външният вид ток в свръхпроводник възможно е само когато се появи сила, което означава, че силата е създадена не с нарастване на магнитното поле, както е продиктувано от уравненията на Максуел, а от самото поле. Електродинамиката ще трябва да бъде поправена, това е неизбежно, защото тя трябва да се превърне в обща доктрина, която съчетава най-разнообразните аспекти на реалната електрическа реалност. Всъщност в някои случаи, по-специално за свръхпроводници, той спря да работи.

Но как директно да се свърже самото магнитно поле и генерираните от него сили? Веднага след като тази необичайна формулировка на въпроса беше приета за действие, бяха открити няколко начина за разрешаването му. Ето една специална, дълго използвана функция на векторния потенциал и токове на отклонение и енергия на магнитното поле.

Проблемът с надлъжния ток и електрическото поле, създадено от него в магнитостатичните процеси, е толкова зрял, че дори се появяват популярни парафрази за него (Okolotin V. Суперзадача за свръхпроводници. Nauka, 1983, с. 115-121).

Изглежда, че това поле вече е открито и започва да работи в изобретения.Появата на четвъртата електрическа енергия ще засили електротехниката с около една трета. Може би нещо друго е още по-важно: победата на творческо отношение към нечия бизнес. Оказаха се прави онези, които вярваха в резервите на електромагнетизма, опитвайки се да ги поставят в услуга на хората.

Чудя се колко неизвестното е скрито в други раздели на физиката? Вероятно следващото съкровище е скрито в механиката, в секцията по инерция. Изчакайте и вижте.

Владимир Околотин

Според материалите на списание "Младежки технологии"

Вижте също: Minato Magnetic Motor