Sekrety elektromagnetyzmu

Doktryna elektromagnetyzmu długo krytykowanymówiąc o nim: niezrozumiały, złożony, sprzeczny.

Rzeczywiście jest w nim około stu paradoksów. Jednak ich teoretyczna analiza, że ​​tak powiem, teoretyzacja, wyrafinowanie, pomimo przydatności takiej lekcji, czasem wciąż trzeszczy coś gabinetowego, spekulatywnego. W takich przypadkach mimowolnie chce się zapytać: czy w praktyce jest coś nowego w eksperymentach, co zadziwi nawet najbardziej doświadczonych teoretyków?

Muszę powiedzieć, że niezwykłe eksperymenty, które jednak można wytłumaczyć w ramach istniejącej doktryny, można policzyć kilkanaście. Są wśród nich tacy, którzy w końcu otwierają drogę do nowej elektrodynamiki - jasnej, prostej i logicznej, pozbawionej paradoksów.

Porozmawiajmy o obu. Niezwykle spektakularne wyglądają „silniki”, w których między elektrodami, do których podłączone jest wysokie napięcie, różnorodne obiekty wirują gwałtownie. Jedno z takich kół zostało zbudowane przez Franklina. Zasada jego działania jest bardzo prosta: ładunki odpychane przez siły Coulomba przepływają z elektrod do wirnika.

Ciekawy jest eksperyment z metalową rurą, do której doprowadzany jest prąd. Jak wiadomo, we wnęce dowolnego metalowego obiektu pod napięciem nie ma pola elektrycznego. Tak więc, jeśli włożysz uziemiony drut do rury, jego pojemność elektryczna wzrośnie. Dlaczego Jak rura „zauważa”, że ma drut w środku? Okazuje się, że jego ogon, ten, który łączy się z ziemią, wchodzi w zewnętrzne pole elektryczne i, jak pompa, pobiera niezbędne ładunki do drutu.

W tych zjawiskach nie ma „nowej” fizyki. Znacznie więcej rezerw na jego budowę obarczone jest polem magnetycznym. Kiedyś sporo napisano o pracach R. Sigalova. Fizykom Ferghana udało się prześledzić zachowanie „zakątków” za pomocą prądów.

Dwa przewodniki tworzące kąt mogą przesuwać konstrukcję, wykonując ją samodzielnie. Wydawało się, że pojawiło się nowe zjawisko, ale po dokładnym zbadaniu okazało się, że działają tu znane siły Lorentza i że wszystko tłumaczy się znanymi prawami. I chociaż naukowcy nie znaleźli tutaj fizycznej nowości, udało im się jednak opracować kilka niesamowitych projektów, wcześniej nieznanych w technologii.

Sytuacja ze wspornikami magnetycznymi jest bardziej interesująca. Jeśli te same bieguny dwóch magnesów stałych zostaną zwrócone do siebie, wówczas w szczelinie nie będzie pola magnetycznego - wynika to z kursu fizyki w szkole podstawowej. Ale jeśli przewodnik zostanie umieszczony w tej szczelinie, a bieguny zostaną nieznacznie przesunięte, w przewodzie pojawi się prąd. (Wywiad przeprowadzony z powodu czego?

Ten paradoks odkrył Buly w 1935 r. Wyjaśnia to: pola elektryczne można zawsze dodawać, ale pola magnetyczne - tylko wtedy, gdy ich źródła (magnesy, elektromagnesy) oparte są na wspólnej platformie. Superpozycja pól magnetycznych, czyli ich superpozycja, nie zawsze jest możliwa. Ten wniosek jest niezwykle ważny dla nauki i techniki - w końcu czasem teoretyczne podsumowanie w praktyce prowadzi do niepoprawnych wyników. Nawiasem mówiąc, zaskakujące jest to, że nie zostało to jeszcze zalegalizowane w książkach i podręcznikach.

Doświadczenie Grano jest interesujące. Jeśli na rtęć, przez którą przepływa prąd, rzuć gwoździem, miedziane kliny. trociny, wtedy zanurzą się w ciekłym metalu i zaczną poruszać się w kierunku, w którym wygląda tępy koniec. I tutaj wydają się działać te same siły Lorentza.

Ze stożkowych powierzchni szpiczastych końców prądu wyjściowego żarnika wyjdź (lub wejdź) prostopadle do tych powierzchni. W polu magnetycznym prądu płynącego w rtęci siła wywierana jest na te włókna prostopadłe do kierunku ich przepływu; w ten sposób wypychany jest klin. Więc Tom Sawyer strzelił do kości wiśni, ściskając je palcami.

Paradoks Grano.Miedziany cylinder umieszczony w rtęci z przepływającym przez nią prądem zaczyna poruszać się do przodu z tą powierzchnią czołową, której powierzchnia jest większa.

Wreszcie dwa kolejne niezwykłe eksperymenty. I to one, naszym zdaniem, pozwalają mówić o nowym podejściu. Odnosi się to do pracy fizyka Tomska G. Nikołajewa, która wywołała sensację w elektrodynamice. Po wielu latach badań teoretycznych Nikołajew doszedł do wniosku, że oprócz dobrze znanego powinno istnieć inne, nieznane drugie pole magnetyczne, i zbudował wiele modeli, na których wyraźnie pokazał, jak to drugie pole się objawia.

Oto jeden z opisów „prostego” doświadczenia. Mostek pływający wykonany z materiału przewodzącego prąd elektryczny umieszcza się w wannie z elektrolitem. Prąd elektryczny przepływa przez obwód „kąpiel - most - kąpiel”. Równolegle z mostem umieszczony jest inny przewodnik - magistrala, wzdłuż której płynie również prąd, tylko znacznie większy. Tak więc, jak tylko autobus zostanie podłączony do źródła prądu, most zaczyna unosić się w powietrzu. Jeśli prądy są jednokierunkowe, wówczas są przyciągane, więc most wznosi się dokładnie pod magistralą i równolegle do niej. Ale nie tylko, most porusza się również wzdłuż opony, zatrzymując się dokładnie pod jej środkiem.

Dlaczego most jest wyśrodkowany? Jest coś do przemyślenia. Sam autor eksperymentu twierdzi - w jego słowach jest powód - że nie tylko poprzeczna siła Lorentza skierowana z opony, ale także siła podłużna, wcześniej nie widziana przez nikogo, działa na pływający przewodnik.

Jeśli nazwiemy to „siłą Nikołajewa”, wówczas fizycy holenderscy i tomscy całkowicie gwarantują, że nie ma sił „bocznych”, z którymi są. przez dwa wieki fizycy byli dręczeni, wcale. Dwa prądy działają na siebie przez siły centralne skierowane dokładnie wzdłuż promienia między nimi.

Nie zauważyli siły Nikołajewa jedynie przez zaniedbanie, ale także dlatego, że okazało się to zbyteczne w „gotowym” opisie teoretycznym. Jeśli musisz się zastanowić doświadczenia Nikołajewa, dochodzisz do wniosku, że dwa „kawałki” prądu wpływają na siebie dokładnie tak samo, jak dwa ładunki: w linii prostej.

Wydaje się, że doświadczenie Nikolaeva może być decydującym doświadczeniem, które otworzy barierę dla nowej, znacznie prostszej, prawdziwej elektrodynamiki. Będzie to jednak wymagało innych eksperymentów.

Co ciekawe, już w 1935 r. Fizycy zauważyli, jak próbka nadprzewodząca odpycha „obce” pole magnetyczne (efekt Meissnera). Wszyscy wiedzieli, że pole elektromagnetyczne było indukowane tylko przez przemienne pole magnetyczne, ale tutaj jest stałe. Tak więc, powiedział F. London, samo pole magnetyczne daje siłę.

Demonstracja efektu Meissnera

Nie rozumiejąc natury tych sił, inżynierowie jednak z nich skorzystali. Tak więc w 1975 r. Moskiewskim elektrykom udało się przesłać prąd dwukrotnie większy niż zwykle przez rurkę nadprzewodzącą, tworząc specjalne pole magnetyczne w obszarze roboczym.

Niemniej jednak tajemnica efektu Meissnera obiecywała zbyt wiele. W końcu wygląd prąd w nadprzewodniku jest to możliwe tylko wtedy, gdy pojawia się siła, co oznacza, że ​​siła powstaje nie z przyrostów pola magnetycznego, jak dyktują równania Maxwella, ale z samego pola. Elektrodynamika będzie musiała zostać naprawiona, jest to nieuniknione, ponieważ powinna stać się powszechną doktryną, która łączy najbardziej różnorodne aspekty prawdziwej rzeczywistości elektrycznej. Rzeczywiście, w niektórych przypadkach, w szczególności w przypadku nadprzewodników, przestał działać.

Ale jak bezpośrednio powiązać samo pole magnetyczne z generowanymi przez niego siłami? Gdy tylko nietypowe sformułowanie pytania zostało zaakceptowane do działania, natychmiast zidentyfikowano kilka sposobów jego rozwiązania. Oto specjalna, od dawna używana funkcja potencjału wektorowego, prądów polaryzacji i energii pola magnetycznego.

Problem prądu podłużnego i wytwarzanego przez niego pola elektrycznego w procesach magnetostatycznych dojrzał tak bardzo, że pojawiły się wokół niego nawet popularne parafrazy (Okolotin V. Supertask dla nadprzewodników. Nauka, 1983, ss. 115-121).

Wydaje się, że to pole zostało już odkryte i zaczyna działać w wynalazkach.Pojawienie się czwartej energii elektrycznej wzmocni elektrotechnikę o około jedną trzecią. Być może coś jeszcze jest jeszcze ważniejsze: zwycięstwo kreatywnego podejścia do własnego biznesu. Okazało się słuszne tym, którzy wierzyli w rezerwy elektromagnetyzmu, próbując oddać je w służbie ludziom.

Zastanawiam się, jak bardzo nieznane kryje się w innych działach fizyki? Prawdopodobnie kolejny skarb jest ukryty w mechanice, w sekcji bezwładności. Poczekaj i zobacz.

Vladimir Okolotin

Według materiałów czasopisma „Youth Technology”

Zobacz także: Silnik magnetyczny Minato