Физический смысл тока и напряжения, часть 1

24.10.2019 г.

«Посвящается всем истинным любителям естествознания».

Часть 1 (конденсатор)

1. Вступление.

По-прежнему, работы по созданию БТГ ведутся на ощупь. На мой взгляд, причина этого заключается в непонимании физического смысла таких фундаментальных физических явлений, как электрический ток, напряжение и некоторых других. Но для этого необходимо провести соответствующие опыты и накопить для окончательных выводов нужные данные. Но пока исследователи не торопятся вникать в суть этих понятий и предпочитают работать вслепую, применяя проверенный годами метод «научного тыка». Интересно, что без этого «метода», наука, лишённая понимания основ физической реальности, была вынуждена его освоить, и не обходится без него до сих пор. Она была вынуждена его освоить, так как упорно отказывается заниматься поиском физического смысла явлений, предпочитая заниматься ФОРМАЛЬНОЙ эквилибристикой, подменяя, где только можно, науку предметным и математическим моделированием и инжинирингом.

В науке прочно засела установка, согласно которой, если ты знаешь, как формально объяснить с позиции существующей официальной концепции то или иное физическое явление, то это явление имеет право на существование! Если же ты не знаешь, как объяснить, то, извините, факта или явления быть не может, даже, если ты в упор наблюдаешь его собственными глазами. Это настоящий, к тому же очень опасный научный кретинизм, доказывающий, что и в 21 веке инквизиция никуда не исчезла, а лишь сменила свою личину. Теперь инквизиция называется «Комиссия по борьбе со лженаукой и фальсификацией научных исследований». Это она, под благовидными предлогами, по-прежнему, загоняет человеческую мысль в стойло, навязывает всем одну, как единственно, якобы, верную модель физической реальности, добиваясь всеми способами остановки развития отечественной фундаментальной науки и снижения уровня образования. Но это ещё не всё. Эта комиссия преследует всех тех, кто хотел бы «выйти из колеи мышления, проложенной в науке» и начать двигаться не как трамвай по рельсам, а как автобус. Благодаря этой инквизиции, «отлетают» головы добросовестных и честных исследователей, а учёные, нарушившие табу, установленное комиссией, теряют работу, звания, должности, возможность издавать свои работы в научных журналах. И это ничем не оправдываемое сдерживание развития отечественной науки происходит в то время, когда цивилизация на планете находится в глубочайшем экономическом, экологическом и моральном кризисе!

Зачем же нам – независимым исследователям этот дурной пример? Не лучше ли, вооружившись терпением, взяться за работу и шаг за шагом постигать физический смысл тех явлений и процессов, на которые сегодня ортодоксальная наука закрывает глаза, например, что такое электричество, магнетизм, электрический ток, напряжение, магнитное поле и тому подобное.

Современная наука полностью выродилась в инжиниринг, ограничившись только количественной стороной явлений. Инжинирингу действительно свойственно ограничиваться лишь формальными взаимосвязями между физическими явлениями или свойствами предметов, а к физической сути он интереса проявлять не должен. Но нам, нашим детям и правнукам, без физического смысла не обойтись. Заблудившись в стереотипах, будущего нам не видать.

По умолчанию, принято считать, что если что-то не вошло в учебники или в официальную научную концепцию, то на самом деле этого не существует.

В отличие от этого, в своих работах я постоянно обращаю внимание посетителей канала на явления, которые наука обходит стороной (посмотрите мои ролики). Как исследователь, я обращён в будущее, а не в прошлое, поэтому знания, которые уже изложены в учебниках, не входят в сферу моих интересов.

Надо различать Познанное от Непознанного. Всё, что изложено в учебниках, относится к уже Познанному, независимо от того, с помощью какой физической модели оно выражено. Непознанное – это то, чего мы ещё не знаем и, что ещё только предстоит познать. Как это делать – тема отдельного разговора.

Понятно, что есть люди, которых это всё не устраивает. Их мало, но они наглые, ведут борьбу с «инакомыслящими» и стараются всё брать нахрапом. Пользуясь логической безграмотностью людей (благо, логику исключили из школьной программы), с помощью словесной эквилибристики, путём подмены понятий, причины и следствия, они стараются сломать ещё неокрепшее мировоззрение людей, запугать и вконец запутать их сознание.

Некоторые посетители канала (не буду их называть, их видно в комментариях) упрекают меня в том, что я создал канал, главная цель которого - собирать донат (получать от посетителей канала поддержку или пожертвования), обманывая доверчивых посетителей канала, предлагая им фейки (фальшивки). Так это или нет, решать Вам – посетители и гости моего канала.

Меня упрекают, что я пользуюсь устаревшим оборудованием и приборами.

Да, иногда от зрителей в мой адрес поступает материальная поддержка, но не в том объёме, чтобы я мог позволить себе купить, например, цифровой осциллограф или что-то ещё. Это понятно, ведь для людей сегодня главное – это выживание, и доходы большинства из них невелики. Поэтому я буду продолжать работать на том старом оборудовании, которое у меня есть, и ничего унизительного в этом я не вижу.

Что касается самой поддержки моего образовательного канала и пожертвований, то я тоже не вижу в этом ничего зазорного. Попробуйте бесплатно взять в Союзпечати, например, обычную газету или почтовый конверт. Не выйдет!

Газета и конверт в действительности имеют отношение к информации. Тогда почему считается чем-то ненормальным подарить посильную сумму автору за получение понравившейся кому-то информации при просмотре ролика или прочтении статьи, которые, собственно и были созданы для людей, и на которые автор затратил своё время и силы? Полученное даром, как правило, мало кому идёт впрок. Вспомните старый обычай, когда люди брали к себе домой котёнка или щенка, а на стол хозяину клали копейку. А ведь раньше люди помнили, зачем они это делали!

Да, иногда я допускаю ошибки, а также у меня бывают оговорки. Прошу извинить меня за них, ведь я не профессиональный диктор. Я стараюсь исправлять ошибки, дублируя все материалы в текстовых файлах, в которых большая часть замеченных ошибок и оговорок устраняется. Поэтому всегда можно открыть текстовый файл и уточнить то, что вызвало сомнения.

Таким образом, мои недоброжелатели бросают мне вызов, выискивая и вытаскивая на свет слабые места в моих работах. Спасибо им. Я, как и положено, вместо того, чтобы вступать с ними в пререкания, принимаю их вызов и исправляю эти слабые места, которые мои оппоненты использовали как аргумент против моих работ. Данная работа – одна из тех, в которой можно видеть, как я это делаю. Заодно у меня появляется возможность, пристыдить своих оппонентов за некомпетентность и откровенное хамство. Кроме того, поскольку по умолчанию люди всех судят по себе, то и упрёки оппонентов в мой адрес делают явным их собственное отношение к людям.

2. О сути опыта.

В текущей работе я предлагаю всем, в том числе и моим оппонентам, опыт, который все могут провести самостоятельно, хотя мои оппоненты утверждают, что этого не может быть, потому что этого нет в учебниках.

В учебниках много чего не написано. Например, ТОЭ имеет мощную теоретическую базу, несколько мощных математических методов исследования, но до сих пор почему-то расчёты трансформатора производятся по эмпирическим формулам, да и без знаменитого «научного тыка» электротехника тоже не обходится. Здесь многое можно было бы рассказать по этому поводу, но, думаю, люди и без меня всё хорошо знают и понимают.

Знать формулу, уметь её записывать и считать по ней, не значит понимать физический смысл явления, математической моделью которого является эта формула. Знание и понимание – не одно и то же. В каждой этой способности участвуют различные функции человека. Доказательством этого является простой факт: если человек сумел разобрать вещь, не поломав её, то это не означает, что он сможет её собрать, не оставив ничего лишнего.

Помимо аналитического мышления (когда мы целое делим на части, дробим его) существует ещё и синтетическое мышление (когда мы разрозненные части объединяем в целое). К большому сожалению, в учебных заведениях сегодня на синтетическое мышление мало обращают внимание, не обучают ему. К аналитическому мышлению принято относиться как к наиболее важному примату, не имеющему себе альтернативы. Но не надо забывать, что если человек долго не пользуется какой-нибудь функцией, то со временем она атрофируется! Так происходит и с синтетическим мышлением. Поэтому, сегодня можно часто встретить людей, окончивших вузы, но которые совершенно не владеют синтетическим мышлением и даже не представляют себе, что это такое.

Молодые специалисты, окончившие вузы, придя работать на предприятия, не могут начать самостоятельно работать, применяя полученные в вузе знания без того, чтобы их «натаскали» в коллективе на какую-нибудь узкую специальность. Это означает, что полученные ими знания в большой степени формальны и нужны лишь для диплома, и самое полезное, что студенты выносят из вуза, так это умение самостоятельно работать с литературой, если, конечно, они действительно занимались учёбой, а не протирали штаны.

Спросите любого преподавателя, да, хоть самого академика, что такое электрический ток, напряжение, магнитное поле, и ничего кроме формул они Вам предложить не смогут. И это не упрёк, а простая констатация факта. Физический смысл явлений изначально не вложен в их голову. Кроме того, каждый человек вправе поинтересоваться: неужели теория цепей настолько совершенна, что в ней больше уже нечего познавать и развивать? А если развивать и познавать есть что, то почему это запрещают делать?

Сознание людей деформировано условностями. Людям вложили в головы, что правильной может быть только одна какая-нибудь точка зрения. Их приучают спорить, устраивать между собой петушиные бои, доказывая, таким образом, свою правоту. При этом замалчивается факт, что нормальным является то, когда у каждого человека имеется своя точка зрения, собственная Картина Мира, которые, кстати, со временем также могут меняться, что совершенно нормально и закономерно.

Большинство учёных уже не могут поставить себя на место другого человека, так как с годами накопленная информация перешла в «твёрдое агрегатное состояние», причём у них неподвижные формы сознания считаются за достоинство. Но при таком положении человек больше не может учиться, познавать что-то новое. Чтобы воспринимать и удивляться чему-то новому, необходимо, чтобы сознание человека было подвижным, чтобы оно было способно изменять свою форму.

А я тем временем начну свою работу.

3. Несколько слов об этой работе.

Некоторые посетители канала предлагают сократить длительность роликов, мотивируя это тем, что спустя 15-20 минут просмотра, сознание аудитории рассеивается, и материал плохо усваивается. Возможно, что это и так, но только в отношении преподавания в классной комнате или аудитории. Ведь ролик всегда можно остановить и продолжить его просмотр позже. Другой пример: есть книги, которые содержат по 500 и более страниц и ничего, люди их читают, не требуя издавать книгу отдельно частями или главами.

Я знаю, что следить за моими работами – это нелёгкое занятие. От зрителей требуется напряжённая работа мысли и воображения, и почти всегда два-три просмотра ролика. Информация в роликах упакована очень плотно, а моё стремление к ясному стилю изложения может ввести в заблуждение, создавая впечатление простоты при восприятии излагаемого материала. Но это иллюзия. Необходима хорошая концентрация внимания. Поэтому я не представляю себе, как можно разбить ролик на несколько частей, если все они составляют одно целое.

Но данная работа – особый случай. У меня есть возможность разделить работу на части и посвятить каждой из них по одной теме (хотя все они также связаны между собой).

Первая часть практическая, в которой будет показан опыт с конденсатором.

Вторая часть тоже практическая, в которой будет показан опыт с катушкой индуктивности.

В третьей части этой работы будет показан совместный опыт с катушкой и конденсатором, рассмотрены в сравнении их совместные свойства и сделаны некоторые выводы.

Данная работа посвящается только одной теме – физическому смыслу работы конденсатора. Ниже я предлагаю опыт, в котором конденсатор подключается к сети переменного тока, но не постоянно, как это обычно показывают, а в тот момент, когда напряжение в сети равно нулю. Этот опыт уже был показан, но некоторые посетители канала выразили сомнение в правильности проведения опыта и его интерпретации. По этой причине я воспроизвожу опыт во всех подробностях с тем, чтобы каждый желающий смог его повторить. К сожалению, в моём опыте применяется электромагнитный вибратор для регулировки момента замыкания его контактов с целью его синхронизации с синусоидальным сигналом. Без него воспроизвести опыт в том виде, как он показан в ролике невозможно. Возможно, что кто-нибудь сможет предложить другой простой способ.

На сайте «Переменный ток в картинках» (http://electricalschool.info/diafilmy/1619-peremennyjj-tok-v-kartinkakh.html) можно найти вот эти два изображения:

Из физики и электротехники хорошо известно, что ток и напряжение в цепи переменного тока с конденсатором не синфазны, при этом ток по фазе опережает напряжение на 90°. До появления моей работы «Как работает конденсатор в цепи переменного тока?» и приложений к ней этот факт почему-то никого не удивлял. Но как только я выложил на своём канале эти работы и на опыте показал, что ток опережает напряжение в цепи конденсатора, многие страшно этому возмутились и начали называть меня обманщиком. А всё только потому, что в опыте конденсатор подключался к цепи переменного тока не постоянно, как обычно, а только в тот момент, когда напряжение в сети было равно нулю. Но это же самое показано ниже и на хорошо всем знакомом графике:

Смотрите, здесь тоже ток опережает напряжение в цепи: вначале оси абсцисс ток максимален в то время, как напряжение равно нулю! Почему же этот факт, изложенный в учебнике, никого не удивляет? Странно.

4. Подготовка к опыту.

Схему опыта, представленную ниже, можно как угодно видоизменять, но без изменения главного принципа – моментов подключения конденсатора и последующей его разрядки.

Выше я предлагаю свой вариант схемы опыта. Для наглядности все этапы подготовки к опыту покажу отдельно.

Итак, для опыта нам понадобится сетевой понижающий трансформатор.

Подготовим осциллограф, переведя его в режимы Dual и AC, и выставив его два луча ровно посередине экрана осциллографа.

Подключим 1-й канал осциллографа к обмотке понижающего трансформатора напряжением 6,3 вольта.

Развернём, для удобства восприятия, на экране синусоиду по осям х и у, выставив максимум положительной полуволны ровно посередине экрана. Длительность развёртки по оси х превышает длительность кадра видеокамеры, поэтому камера не может воспроизвести синусоиду целиком. Но это нам сильно не мешает.

Подключим катушку вибратора ко вторичной обмотке трансформатора напряжением 6,3 В.

Если в разрыв цепи катушки вибратора включить низкоомный шунт (10-20 Ом) и к нему подключить щуп осциллографа, то мы увидим, что ток в этой цепи незначительно отстаёт от напряжения, из-за того, что катушка вибратора представляет собой индуктивное сопротивление.  Так как реально работу по замыканию контактов совершает электрический ток, то момент замыкания контактов вибратора так же будет незначительно отставать от напряжения, что мы и обнаружим в опыте.

Обычно синхронизацию работы осциллографа производят по сигналу на первом канале, поэтому не надо забывать и учитывать при анализе конечных осциллограмм, что время замыкания контактов тоже будет отставать от напряжения так, как это показано ниже.

Подключим к следующей понижающей обмотке трансформатора напряжением 14,6 В последовательно соединённые конденсатор ёмкостью 0,5 мкФ и постоянный резистор сопротивлением 270 Ом.

К токовому шунту подключим 2-й канал осциллографа и теперь на его экране мы видим две кривые – синусоиду тока, опережающую по фазе на 90° (четверть периода) синусоиду напряжения.

Искажения синусоиды тока на осциллограмме обусловлены поведением материала сердечника трансформатора, но на результат опыта это не повлияет.

Не будем забывать, что 2-й канал осциллографа показывает падение напряжения на шунте, возникающее при прохождении по нему тока в цепи конденсатора. Это означает, что, если посередине экрана осциллографа мы видим горизонтальную линию (линию нуля), то ток в цепи конденсатора (через шунт) тоже равен нулю.

Смотрим видеофрагмент №1:

5. Проведение опыта.

Соберём конечную схему опыта, подключив к контактам вибратора шунт и конденсатор, как показано на схеме ниже. Заменим постоянный резистор 270 Ом на переменный проволочный резистор 800 Ом. Это нам понадобится для изучения поведения тока в цепи при изменении активного сопротивления в цепи.

Окончив подготовительные работы и подключив контакты вибратора, как это показано на схеме ниже, приступим к проведению самого опыта.

Подключим трансформатор к сети и на экране осциллографа мы увидим две кривые, сдвинутые на угол 90°, причём кривая тока будет опережать кривую напряжения. При этом кривая тока обрезана прерыванием контактов вибратора, что хорошо видно на фото справа.

Надо отметить, что симметрия замыкания контактов вибратора намеренно была мной нарушена для удобства наблюдения кривой тока. В результате этого мы видим половину кривой тока полностью, остальная её половина разделена на части прерыванием контактов. Чтобы прояснить этот момент, ниже приведены временные диаграммы тока и замыкания контактов вибратора.

Для лучшего сравнения осциллограммы с временными диаграммами соединим вместе две осциллограммы и посмотрим, как выглядит реальная осциллограмма коммутации конденсатора в цепи переменного тока.

Смотрим видеофрагмент №2:

6. Выводы.

Вот и подошёл к концу опыт, представленный в 1-й части этой работы. Как видите, я постарался сделать эту работу предельно открытой и ясной. Думаю, что при упорстве и терпении любой желающий на собственном опыте сможет повторить этот опыт и лично убедиться в том, верно изложен мной материал или нет. Самым большим препятствием к этому будет поиск вибратора и его настройка, ну, или изготовление устройства, заменяющего его.

У посетителей канала может возникнуть вопрос, а зачем всё это надо? Поясняю.

– Для того, чтобы понять физический смысл процессов, происходящих в конденсаторах и катушках индуктивности – тех ключевых элементах, на которых Н. Тесла строил свои устройства. Слишком много сил и времени требуется, чтобы изменить содержание собственного сознания. Понятно, что осилить эту работу смогут лишь единицы, зато этим результатом смогут воспользоваться многие.

Думаю, что результаты опыта, приведённого в 1-й части этой работы, смогут убедить каждого разумного человека в том, что конденсатор в проведённом здесь опыте является регистратором ещё какой-то скрытой составляющей электричества, ускользающей до сих пор от внимания исследователей. Она выражается конкретно в нулевом значении напряжения в момент максимума тока в цепи конденсатора. Это нам кажется, что в учебниках обо всём давно написано и подробно разъясняется. От того, что до сих пор отсутствовал опыт, представленный в данной работе, факт опережения тока в цепи конденсатора продолжает приниматься как должное, без вопроса «почему опережает?», но теперь, видимо пришла пора изменить это положение дел.

Я пока воздержусь давать название новой электрической составляющей. Скажу лишь то, что, несмотря на то, что она  не регистрируется обычными приборами, в опыте хорошо видно, что она неплохо взаимодействует с диэлектриком конденсатора, заставляя его поляризоваться, о чём свидетельствует ток в цепи шунта конденсатора. Дополнительно посмотрите опыты на канале Avgust May, например, "Заряд" диэлектрика» по ссылке: https://youtu.be/_Y48i9G_HC8.

Попробуем определить свойства новой составляющей, опираясь на данные, полученные в нашем опыте:

1) распространяется вдоль проводников;

2) регистрируется измерительными приборами, но только косвенно;

3) не производит работу;

4) поляризует диэлектрики, способствует разделению электрических зарядов;

5) позволяет конденсатору заряжаться или разряжаться.

Она распространяется по сети переменного тока, но не может сдвинуть стрелку прибора, зато кристалл светодиода хотя и не светится, но почему-то разрушается от её импульса!

Окончательные выводы о свойствах этой электрической составляющей мы будем делать в третьей части этой работы, после того, как будут получены аналогичные данные в опыте с катушкой индуктивности. Как известно, всё познаётся в сравнении. Поэтому у нас появится возможность сравнить между собой свойства двух полярных элементов – конденсатора и катушки индуктивности, а, следовательно, познать их.

7. Что такое напряжение и ток?

Чтобы ответить на эти вопросы, надо вспомнить о существовании разноимённых электрических зарядов. Чем бы они ни являлись, и какова бы ни была их природа, нам хорошо известны основные свойства зарядов – притягиваться друг к другу или отталкиваться, способность перемещаться и тому подобное.

Любая среда в спокойной обстановке по определению электрически нейтральна. Это означает не то, что такая среда вовсе лишена электрических зарядов (что невозможно), а то, что количество разноимённых зарядов, находящихся в среде, одинаково, то есть каждый заряд одного знака имеет себе пару в виде заряда другого знака. Кроме того, заряды в этой среде распределены равномерно (плотность зарядов одинакова). Но как только возникают условия, при которых происходит разделение зарядов, локально возникают зоны в веществе, в которых заряды одного знака сосредоточены с избытком, а заряды другого знака – с недостатком и наоборот. Такое явление называется диполем.

Избыточные электрические заряды (заряды, которые локально не имеют себе пары) всегда распределяются в металлических телах на их наружной поверхности.

Единичный заряд имеет энергетическую характеристику, называемую электрическим потенциалом. Его величина не измеряется вольтметром, но измеряется электрометром (регистрируется электроскопом).

Совокупность единичных зарядов характеризуется совокупным электрическим потенциалом.

Диполь же характеризуется разностью потенциалов, которую принято называть напряжением. Его величина измеряется вольтметром.

Надо понимать, что избыток и недостаток зарядов не может возникнуть мгновенно – для этого заряды должны переместиться, а для этого необходимо время. Явление перемещения зарядов в металлическом проводнике называют электрическим током.

Итак, физический смысл напряжения и тока мы прояснили. Но в чём кроется причина разделения зарядов в телах? Ответ на этот вопрос надо искать в природе электрических зарядов.

Можно предложить неплохую физическую модель электрического заряда в виде вихря. Ниже приведено изображение движущегося положительного электрического заряда, у которого наблюдаются два вида поперечного вращения среды – тороидальное и кольцевое, а также две продольные зоны – имплозии (–) и эксплозии (+).

Поперечное вращение среды в виде тора – мы воспринимаем и привыкли называть как (векторное) магнитное поле. Две зоны, расположенные вдоль продольной оси Г. В. Николаев предложил называть скалярным магнитным полем.

На рисунке представлена модель положительного заряда. У отрицательного заряда все направления вращения и зоны остаются прежними при условии, что вектор скорости будет обращён в обратную сторону. На моём канале есть несколько роликов на тему скалярных магнитных полей, поэтому все желающие могут с ними ознакомиться. Здесь я лишь кратко напомню, что движущиеся заряды всегда создают вокруг себя деформацию среды, а эта деформация носит название магнитное поле.

Ниже представлена другая модель разноимённых зарядов – в виде поля векторного потенциала магнитного поля.

Видно, что направление вращения поперечного магнитного поля, а также зоны скалярного магнитного поля у двух разноимённых зарядов совпадают, кроме векторов скорости V, которые направлены во взаимообратные стороны. Теперь понятно, почему движение позитронов сопровождается имплозией, а движение электронов эксплозией.

Можно рассматривать и обратное явление, когда под действием переменного векторного или переменного скалярного магнитного полей разноимённые электрические заряды приходят в движение, но в разные стороны.

Например, если разноимённые электрические заряды оказываются зоне в действия векторного (поперечного) магнитного поля, то под действием силы Лоренца они начнут двигаться в разные стороны, но по кривым траекториям, как это показано ниже на рисунке.

Если взглянуть на рисунок ниже, то становится понятной причина возникновения ЭДС в катушке индуктивности под действием переменного векторного магнитного поля.

Зелёная траектория движения отрицательного электрического заряда представляет собой его естественный путь. Неудивительно, если витки катушки индуктивности, расположить подобным образом, мы обнаружим влияние векторного магнитного поля в виде ЭДС на концах катушки, да и сами заряды будут двигаться по виткам катушки, повторяя эту траекторию.

Что касается скалярного магнитного поля, то и здесь разноимённые электрические заряды, которые оказались в области положительной или отрицательной зоны переменного продольного (скалярного) магнитного поля, также придут в движение, но не так, как в первом случае – по криволинейным траекториям, а прямолинейно и также в разные стороны. Именно этот факт является истинной причиной разделения разноимённых зарядов вдоль проводника в скалярном магнитном поле, при котором они будут двигаться в разные стороны.

Отсюда ясно, что пары разноимённых зарядов можно разделять (сепарировать) с помощью как скалярного, так и векторного магнитного поля. Эти поля ещё называют продольными и поперечными соответственно, по той причине, что первое разделение происходит в направлении продольных осей зарядов, а второе – поперёк их.

Явление разделения зарядов под действием скалярного магнитного поля можно наблюдать в конденсаторах, о чём пойдёт речь дальше в этой работе.

Явление разделения зарядов под действием векторного магнитного поля можно наблюдать в катушках индуктивности. В 2-й части работы «Физический смысл тока и напряжения» речь пойдёт о том, что такое ЭДС самоиндукции и о физическом смысле запаздывания тока в катушке индуктивности, включённой в цепь переменного тока, а также?

8. Несколько слов о скалярном магнитном поле.

Как проявляет себя скалярное магнитное поле? В любом металлическом проводнике всегда имеются движущиеся электрические заряды, но их движение хаотическое. Поэтому результирующее векторное и скалярное магнитное поле всех зарядов оказывается скомпенсированным и равным нулю. В момент, когда электрическая цепь с источником питания замыкается, продольные оси всех электрических зарядов под действием скалярного магнитного выстраиваются в одном направлении. Продольную ось симметрии заряда ошибочно называют спином заряда.

В результате одинаковой ориентации осей всех зарядов в проводнике, в нём автоматически устанавливается единое для всех зарядов скалярное магнитное поле и единое для всех зарядов векторное магнитное поле, которое регистрируется в виде концентрических замкнутых векторов вокруг проводника.

Теперь, когда мы выяснили причину и механику разделения электрических зарядов в скалярном магнитном поле, для нас не составит труда дать определение электродвижущей силе, току и напряжению.

Статическое явление разделения зарядов в проводнике под действием любого переменного магнитного поля принято называть электродвижущей силой (ЭДС). Её не надо путать с электрическим напряжением, являющимся конечным результатом разделения зарядов и появления диполя.

Динамическое явление перемещения зарядов под действием любого магнитного поля принято называть электрическим током.

Поскольку существует два вида магнитного поля, то должно существовать два вида ЭДС и два вида тока.

Те из нас, кто изучал физику и электротехнику должны помнить такую картинку:

На рисунке хорошо видно, что в начале координат ток в катушке индуктивности равен нулю, хотя напряжение uL достигло своего максимального значения. Причиной отсутствия тока в катушке является тот факт, что в этот момент напряжение полностью скомпенсировано действием ЭДС самоиндукции катушки индуктивности еL. Саму ЭДС я уже показывал в одноимённом ролике «ЭДС самоиндукции», что вызвало у моих оппонентов бурю негодования.

Хотя опыт проводился с источником постоянного тока – кроной, смысл и формы кривых тока и ЭДС полностью совпадают, что видно на фото ниже.

В момент замыкания контактов вибратора ток в катушке индуктивности ещё равен нулю, а осциллограф на концах катушки показывает ЭДС, по величине равную напряжению источника питания, но обратную по знаку. Как видно, положительная полуволна тока начинается в тот момент, когда ЭДС самоиндукции имеет максимальное отрицательное значение.

Ниже на рисунке приведены кривые тока и напряжения конденсатора, включённого в цепь переменного тока. Но почему-то вместо трёх кривых показаны только две – ток и напряжение. Третья кривая почему-то отсутствует. По аналогии с катушкой индуктивности графики тока и напряжения для конденсатора должны также иметь не две, а три кривых. Давайте разберёмся с этим.

Ниже красным цветом выделена эта недостающая синусоида. Напряжение на конденсаторе будет равно нулю только в том случае, если ток в конденсаторе (в шунте) будет скомпенсирован другим, встречным ему током, который пока назовём х-током.

В данном случае мы имеем дело не с гипотетическим током смещения, который выдумал Максвелл и подогнал для симметрии в своих уравнениях. До сих пор люди как в лабиринте блуждают в поисках выхода из созданной им умозрительной модели, решая систему его уравнений и безуспешно пытаясь согласовать их с действительностью.

Объяснить появление х-тока можно только в одном случае, если мы признаем существование двух факторов:

1) существование у электрических зарядов продольной оси (показана на рисунках выше) и способность её менять свою ориентацию в пространстве под действием скалярного магнитного поля;

2) существование скалярного магнитного поля, которое способно изменять ориентацию продольных осей электрических зарядов в пространстве.

Мы знаем, что пока температура окружающей среды выше 0° К, неподвижных электрических зарядов в проводнике не существует. Но хотя эти заряды движутся, их движения не согласованы во времени и хаотичны по направлению. Но в момент замыкания цепи вдоль проводника распространяется скалярное магнитное поле и электрические заряды, находящиеся в области его действия, синхронно ориентируют свои оси в одном направлении. Именно в тот момент, когда замыкается электрическая цепь с источником питания, в движение приходят не сами заряды, а их продольные оси. При этом, согласованными становятся также и их торы – векторные магнитные поля (смотрите выше изображения моделей электрических зарядов). Из-за этого на ориентацию продольных осей всех зарядов требуется некоторое время, несмотря на то, что действие скалярного магнитного поля распространяется очень быстро. Именно этот факт и порождает инертность, которую мы привыкли интерпретировать как индуктивные свойства катушки.

В 1-й части данной работы рассматривается только часть процесса, которая имеет отношение к теме нашего опыта – поляризации диэлектрика.

Неплохо было бы познакомиться для сравнения с поведением в конденсаторах различных видов диэлектриков, например, сегнетоэлектриков, чтобы лучше составить представление о процессах, происходящих в конденсаторах.

На этом 1-я часть работы окончена. Продолжение темы об х-токе в конденсаторах будет в 3-й, заключительной части.

Продолжение следует...

Источник

Контакты

Отправить сообщение: