Загадка магнитного поля и униполярной индукции.

[tory]

Я не совсем понял, что имеется в виду?

Я имею в виду эксперимент со сверхпроводимостями. Вы говорили о возникновении электрического поля, но это может быть поле дипольного характера, например.

[Фёдор Менде]

Поля дипольного характера в экспериментах исключены. Сверхпроводящий тор, токи в котором наводятся индукционным способом, помещается в проводящий экран (клетка Фарадея). После возбуждения тока на экране появляется потенциал, свидетельствующий о возникновении заряда внутри экрана. Эти эксперименты подробно описаны в работе http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf  .

[Rudnik-vs]

  На  Астрофоруме  Сергей Хартиков и его оппонент. 

 Цитата Тать: "На первой странице ссылка на статью, с которой началось обсуждение
http://www.computerra.ru/think/kafedra/316331/ Цитаты:
"В основе этого устройтва, называющегося униполярным генератором, лежит явление униполярной индукции, суть которого заключается в том, что при движении намагниченного тела под некоторым углом к оси намагничивания происходит его поляризация. В одном месте на поверхности тела собираются положительные заряды, а в другом отрицательные. Приложив к этим точкам проводник, мы получим ток.""

     Предпоследнее предложение в цитате из "Компьютерры" - неверное объяснение. Не собираются там заряды в отдельных точках.

     Цитата Тать: "Мы говорим о реальном физическом теле намагниченном под углом к оси вращения."

     Не обязательно вращения - можно и просто прямолинейного движения. Давайте, для простоты считать - под прямым углом, тем более что так эффективность генератора будет максимальна. Вращение используется только из-за того, чтобы не использовать бесконечный магнит.

     Цитата Тать: "Подключим полюс и экватор к устройству, чувствительному к разности потенциалов с передатчиком. Наличие и величина разности потенциалов регистрируется приемником. Которому все равно, в какой СО находИться: есть сигнал - приняли."

     Как раз не все равно: его показания будут зависеть от того, в какой СО этот прибор неподвижен (см. ниже).

     Цитата Тать: "Боюсь Вам трудно будет убедительно доказать необходимость скольжения контактов. С таким же успехом разность потенциалов будет фиксироваться и прилепившимся, вращающимся вместе с генератором датчиком. Или как?"

     Хорошо, придется все подробно расписывать. Начнем с более простого случая - когда магнит не вращается, а движется равномерно и прямолинейно. Будем рассматривать ситуацию с позиций двух ИСО: ИСО, связанной с магнитом, и ИСО, связанной с нами-наблюдателями, относительно которых движется магнит.

     1) ИСО магнита. Представьте электрика, сидящего на этом магните. В виду равноправия всех ИСО, он может не учитывать, что его ИСО движется относительно любой другой ИСО, в частности, нашей ИСО. Он достает вольтметр и измеряет разность потенциалов между боками магнита. Естественно, прибор покажет 0. Оно и понятно: Вы видели неподвижный магнит, у которого на боках есть разность потенциалов? Что это означает? В ИСО манита есть только магнитное поле B и нет электрического поля E.

     2) Наша ИСО. Мы видим электрика и видим, что его прибор показывает 0. Но его прибор движется относительно нас. Мы берем свой вольтметр (который неподвижен в нашей ИСО) и прикладываем его контакты к бокам магнита. С удивлением обнаруживаем наличие разности потенциалов. Для людей, знакомых со СТО, нет ничего странного.

     А теперь посмотрим, как все это объясняет классическая физика и как объясняет СТО.

     3) Опять ИСО магнита и прибор электрика. В данном случае классическая физика и СТО дают одинаковый ответ: в этой ИСО есть только магнитное поле B, а значит, на заряды может действовать сила, только если они движутся не параллельно вектору B. такого движения в неподвижном приборе нет, поэтому прибор электрика показывает 0. Теперь электрик смотрит на наш вольтметр, который, естественно, движется относительно него. При движении проводов вольтметра в магнитном поле B вместе с ним движутся и свободные носители заряда. На них начинает действовать магнитная составляющая силы Лоренца и они смещаются в одну сторону - к одному щупу, в то время как на другом щупе остаются нескомпенсированные ионы. До каких пор заряды будут двигаться? До тех пор, пока кулоновская сила (электрическая составляющая силы Лоренца) от электрического поля скопившихся на концах зарядов не скомпенсирует магнитную составляющую силы Лоренца. Возникает самая настоящая поляризация - когда на самом деле имеются неподвижные "поляризационные" заряды. Естественно, разность потенциалов фиксируется нашим вольтметром, потому что именно в его проводах происходит эта поляризация (вольтметр имеет очень большое сопротивление, поляризуется каждый его провод в отдельности, а значит и его измерительный элемент).

[Rudnik-vs]

   4) Переходим к описанию из нашей ИСО. Что может сказать классика по поводу обоих вольтметров из этой ИСО? Только то, что в классике любая сила не изменяется при смене ИСО, а значит, в этой ИСО тоже будет магнитное поле B и нет никаких причин для появления электрического поля E или поляризациооных зарядов в нашем вольтметре. Что отвечает СТО? В СТО при смене ИСО любая сила изменяется. Особо надо отметить поля E и B - они вообще преобразуются друг в друга. Для этого в СТО имеется соответствующая формула. Если в ИСО магнита только B, то в нашей ИСО - несколько иное B' и еще поле E'. Это электрическое поле E' приводит свободные заряды в проводах нашего вольтметра в движение, пока собственное поле от скопившихся на концах зарядов не скомпенсирует поле E' от магнита. Поляризуется каждый провод в отдельности, а значит и измерительный элемент вольтметра, поэтому наш вольтметр покажет некоторую разность потенциалов. А что в вольтметре электрика? Почему свободные заряды в его проводах не поляризуются полем E'? Потому что они, в отличие от "наших" зарядов, еще и движутся в магнитном поле B' и на них действует магнитная составляющая силы Лоренца против поля E'. Причем указанные силы в точности равны друг другу.

     Итог такой: классика дает прекрасное объяснение в ИСО магнита, но терпит неудачу в нашей ИСО, а СТО объясняет эффект в любой ИСО. Вы можете спросить, а о какой поляризации говорил автор статьи в "Компьютерре"? Дело касается именно объяснения с позиций СТО, а не классики. Когда мы рассматривали поле E' в нашей ИСО, то могли задаться вопросом, что является его источником, если нет переменного магнитного поля B? В ИСО справедливы уравнения Максвелла и в этом случае теорема Гаусса требует наличия объемной плотности нескомпенсированных зарядов. Где она? Ответ: на боках магнита. Но почему в ИСО магнита нет этой плотности, а в нашей ИСО она имеется? Дело в относительности одновременности: когда заряды движутся, то расчет их плотности в разных ИСО будет отличаться.

     Давайте, вариант с вращающимся магнитом оставим на потом: если у Вас не будет непреодолимых проблем с освоением задачи о прямолинейно движущемся магните.

[tory]

   4) Переходим к описанию из нашей ИСО. Что может сказать классика по поводу обоих вольтметров из этой ИСО? Только то, что в классике любая сила не изменяется при смене ИСО, а значит, в этой ИСО тоже будет магнитное поле B и нет никаких причин для появления электрического поля E или поляризациооных зарядов в нашем вольтметре. Что отвечает СТО? В СТО при смене ИСО любая сила изменяется. Особо надо отметить поля E и B - они вообще преобразуются друг в друга. Для этого в СТО имеется соответствующая формула. Если в ИСО магнита только B, то в нашей ИСО - несколько иное B' и еще поле E'. Это электрическое поле E' приводит свободные заряды в проводах нашего вольтметра в движение, пока собственное поле от скопившихся на концах зарядов не скомпенсирует поле E' от магнита. Поляризуется каждый провод в отдельности, а значит и измерительный элемент вольтметра, поэтому наш вольтметр покажет некоторую разность потенциалов. А что в вольтметре электрика? Почему свободные заряды в его проводах не поляризуются полем E'? Потому что они, в отличие от "наших" зарядов, еще и движутся в магнитном поле B' и на них действует магнитная составляющая силы Лоренца против поля E'. Причем указанные силы в точности равны друг другу.

     Итог такой: классика дает прекрасное объяснение в ИСО магнита, но терпит неудачу в нашей ИСО, а СТО объясняет эффект в любой ИСО. Вы можете спросить, а о какой поляризации говорил автор статьи в "Компьютерре"? Дело касается именно объяснения с позиций СТО, а не классики. Когда мы рассматривали поле E' в нашей ИСО, то могли задаться вопросом, что является его источником, если нет переменного магнитного поля B? В ИСО справедливы уравнения Максвелла и в этом случае теорема Гаусса требует наличия объемной плотности нескомпенсированных зарядов. Где она? Ответ: на боках магнита. Но почему в ИСО магнита нет этой плотности, а в нашей ИСО она имеется? Дело в относительности одновременности: когда заряды движутся, то расчет их плотности в разных ИСО будет отличаться.

     Давайте, вариант с вращающимся магнитом оставим на потом: если у Вас не будет непреодолимых проблем с освоением задачи о прямолинейно движущемся магните.

Магнит можно заменить витком с током и рассмотреть эти явления.
Все хорошо объясняется в классических рамках.
http://n-t.ru/tp/ns/ak.pdf
Анализ классической электродинамики и теории относительности
Глава 4. Лагранжиан взаимодействия двух зарядов ……………….40
Глава 5. Вариационные основы квазистатических явлений ………52
Глава 6. Объяснение магнитных явлений …………………………..63

[Фёдор Менде]

То, что изложено в 4, 5 и 6 главах, может оказаться не под силу многим специалистам, не слишком хорошо ориентирующихся в вопросах электродинамики. Не могли бы Вы максимально популярно изложить свои идеи и результаты.

[tory]

То, что изложено в 4, 5 и 6 главах, может оказаться не под силу многим специалистам, не слишком хорошо ориентирующихся в вопросах электродинамики. Не могли бы Вы максимально популярно изложить свои идеи и результаты.

Федор Федорович, мы с вами на общих позициях. Движущееся электростатическое поле заряда рождает векторный потенциал. Вихрь этого потенциала и создает явление, название которому магнитное поле. Это можно найти и вашей книге.

Но есть много тонкостей, о которых нужно говорить в специальной теме. Это, например, "размагничивающий фактор", в разомкнутых и замкнутых магнитопроводах, магнитах и т.д.,  который приводит к необходимости введения фиктивных (?) магнитных зарядов в ферромагнитных средах. Это отдельная и интересная тема.

[Фёдор Менде]

Виктор Аркадьевич, именно потому, что у нас с Вами общие позиции, мы и должны на форуме максимально понятно и доступно для окружающих разьяснять новые идеи и результаты. В этом и состоит суть общедоступного форума.

[Rudnik-vs]

Сторонние силы и их свойства   (  Взято с сайта К.Б. Канн)

Любая замкнутая электрическая цепь для покрытия тепловых (и других) энергетических потерь должна включать устройство, воспроизводящее электрическую энергию — электрогенератор. За полтора века практического использования электроэнергии создано много электрогенераторов разных типов, конструкций и параметров. На этой странице мы будем говорить лишь о генераторах постоянного тока.

Общим для всех генераторов является принцип преобразования различных видов энергии в электрическую. Он заключается в разделении электрических зарядов противоположного знака и разведении их на некоторое (межэлектродное) расстояние. При этом электроэнергия, выработанная генератором, выступает в форме разности потенциалов на его выходных клеммах (электродах) — ЭДС генератора.

Чтобы преодолеть кулоновское притяжение между зарядами противоположного знака, нужны силы. Академик И. Е. Тамм [1] предложил называть их сторонними силами.

Понятие «сторонние силы» — это некоторая абстракция, которая относится к силам разной природы, выполняющим одну и ту же функцию — преобразование различных видов энергии в энергию электрическую. Смысл этого нового понятия, его физическое содержание необходимо было бы четко определить. К сожалению, И.Е. Тамм этого не сделал. Попытаюсь восполнить это упущение.

Главной задачей сторонних сил является генерация электрической энергии, то есть превращение энергии различной природы (механической, химической, тепловой, оптической и пр.) в электрическую. Эта задача решается путем перемещения электрически заряженных частиц против сил электростатического поля. Отсюда — главное свойство, заложенное И.Е. Таммом в название «сторонние силы»:

   1. Природа сторонних сил может быть самой разной, но она должна быть «сторонней» — не электростатической. Отсюда следует, что
   2. Сторонние силы не действуют на электрический заряд. В зависимости от их физической природы сторонние силы могут действовать на другие свойства заряженных частиц — массу, форму, размер, плотность, их коллективные свойства — концентрацию и пр.
   3. Подавляющее большинство сторонних сил имеет не «полевой» характер. Поэтому описывать действие этих сил как проявление некоторого «поля сторонних сил» нежелательно. Если это представление все же используется, то необходимо учитывать, что «пробными телами» в этих «полях» служат не электрические, а другие «заряды» (см. текст к формуле (1)).
   4. Действие сторонних сил всегда сопровождается генерацией электрической энергии — образованием разности потенциалов на некоторых разнесенных (проводящих) телах — «клеммах» генератора, на которых электрические заряды концентрируются. Поэтому
   5. Сторонние силы «работают» лишь внутри генератора. Вне генератора на заряженные частицы действуют электростатические (потенциальные) силы.

Примечание:

Поскольку сторонними силами бывают силы разной природы, то те же силы могут участвовать в различных процессах, не имеющих никакого отношения к генерации электроэнергии. То есть название «сторонняя сила» характеризует не столько физическую природу силы, сколько ее функциональное назначение. Это понятие правильнее было бы определить так:

    Сторонними силами называются силы не электростатической природы, участвующие в создании электрической энергии.

[Фёдор Менде]

Со сказанным можно согласиться с некоторыми оговорками. Ярким примером действия сторонних сил для получения разности потенциалов является раздвигание при помощи гравитационных полей пластин заряженного конденсатора. Вторым таким примером может служить преобразование кинетической энергии движущихся масс, к которым относятся и движущиеся молекулы газов, в электрическую энергию путём перемещения пластин конденсатора или токовых элементов. Что же касается химических реакций, то там, скорее всего, действуют тоже электрические силы.

[tory]

Общим для всех генераторов является принцип преобразования различных видов энергии в электрическую. Он заключается в разделении электрических зарядов противоположного знака и разведении их на некоторое (межэлектродное) расстояние. При этом электроэнергия, выработанная генератором, выступает в форме разности потенциалов на его выходных клеммах (электродах) — ЭДС генератора.


Главной задачей сторонних сил является генерация электрической энергии, то есть превращение энергии различной природы (механической, химической, тепловой, оптической и пр.) в электрическую. Эта задача решается путем перемещения электрически заряженных частиц против сил электростатического поля. Отсюда — главное свойство, заложенное И.Е. Таммом в название «сторонние силы»:

   1. Природа сторонних сил может быть самой разной, но она должна быть «сторонней» — не электростатической. Отсюда следует, что
   2. Сторонние силы не действуют на электрический заряд. В зависимости от их физической природы сторонние силы могут действовать на другие свойства заряженных частиц — массу, форму, размер, плотность, их коллективные свойства — концентрацию и пр.
 Примечание:
Поскольку сторонними силами бывают силы разной природы, то те же силы могут участвовать в различных процессах, не имеющих никакого отношения к генерации электроэнергии. То есть название «сторонняя сила» характеризует не столько физическую природу силы, сколько ее функциональное назначение. Это понятие правильнее было бы определить так:

    Сторонними силами называются силы не электростатической природы, участвующие в создании электрической энергии.

а) Сторонние силы должны иметь не электростатический характер. Это верно.
б) Сторонние силы должны действовать на заряд (электрон) в генераторе.
в) Сторонние силы могут иметь электромагнитную природу (трансформатор).

[Rudnik-vs]

Я разместил  эту главу с сайта  К.Б. Канн  для того , чтобы ув. Ф.Ф.  наконец-то внёс корректировку в 18ю стр. своей работы  об  Униполярной индукции  и можно было бы двигаться дальше.
  Утверждение   Канна  о том , что сторонние силы не действуют на заряд , и у меня вызвало  недоумение.   Но мой вопрос  к автору остался безответным.    Насчёт электромагнитной природы сторонних сил в трансформаторе   кажется всем всё ясно.  Там , дескать , возникает вихревое  эл. поле , имеется разработанная теория. (  Ув.  Ф.Ф.  при своём отрицании  магнитного поля  до трансформатора  так, видимо,  и не дойдёт).     Когда же начинают копать глубже, то оказывается ничего не ясно.     Но на этот вопрос  должен ответить  Дм.  Мотовилов.

[комукак]

а) Сторонние силы должны иметь не электростатический характер. Это верно.
б) Сторонние силы должны действовать на заряд (электрон) в генераторе.
в) Сторонние силы могут иметь электромагнитную природу (трансформатор).

Тори!
Что это за термин "сторонние силы" ?  -  а то чем то потусторонним отдаёт.
Может силы неизвестного нам происхождения или природы  или  неизвестных нам энергий ?

К примеру силы межмолекулярных и межатомных связей -  силы нам известные, а вот природа и происхождение этих сил  -  нам не известны.

[Rudnik-vs]

   О сторонних  силах  читайте в Википедии.   А сейчас представляю  профессора, который также  разрабатывает  знакомую Вам, ув. Ф.Ф.  тему. ( 18 страниц.)

О СВОЙСТВАХ ВЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА
© Томилин А.К.
Контакт с автором: tomilin@ukg.kz
В статье предлагается альтернативный подход к определению векторного электродинамического потенциала и его свойств. Показано, что в общем случае он обладает вихревой и потенциальной составляющими. Записана система дифференциальных уравнений обобщенной электродинамики (макроскопическая теория) и на ее основе объяснен механизм возникновения электромагнитных волн, распространяющихся в направлении вектора  (продольные Е-волны). Показано, что новая макроскопическая теория согласуется с квантовой электродинамикой. Исследован вопрос физической содержательности продольных электромагнитных Е-волн. Указаны ссылки на экспериментальные исследования, подтверждающие новую теорию.
////////
Таким образом, векторный потенциал при таком подходе, как и в традиционной магнитостатике, удовлетворяет уравнению Пуассона, однако, при его выводе не потребовалось условие (2).
В качестве одного из самых важных выводов на этом этапе исследования отметим, что обе компоненты магнитного поля (векторная и скалярная) определяются при помощи векторного электродинамического потенциала. Следовательно, векторный электродинамический потенциал  следует признать в качестве основной характеристики полного магнитостатического поля.

[Rudnik-vs]

//////    Продолжение.  (СМП-скалярное магнитное поле)
СМП может быть создано постоянными магнитами. Впервые это было замечено Николаевым Г.В., который создал специальный магнит. Магнит Николаева (МН) представляют собой цилиндрический магнит, распиленный по диаметру на две части, которые перевернуты относительно друг друга на 180 градусов (рис.8). Магнитное поле, создаваемое таким магнитом моделируется полукольцевыми и радиальными токами. Разработанная выше теория позволяет изобразить на этом рисунке СМП с учетом знаков. Из соображений симметрии нетрудно догадаться, что в центре токовой системы находится особая точка О. В левой части векторный потенциал направлен к точке О, следовательно, СМП здесь имеет отрицательный знак, а в правой вектор  направлен от точки О, значит здесь создается положительное СМП.
Для создания СМП можно использовать пару плоских магнитов, соединив их боковыми сторонами. При этом образуется магнитостатическая система, которая моделируется токовыми контурами, представленными на рис. 5.
Существование СМП подтверждается многочисленными экспериментами, в частности с использование магнита Николаева [1,2,6,7]. Показано, что на ток, помещенный в СМП, действует сила, направленная по току или против него в зависимости от знака СМП. Наблюдается и обратный эффект, когда на концах проводника, совершающего продольное движение в СМП, индуцируется ЭДС индукции. На этом принципе действует генератор нового типа [8].
Таким образом, есть основание считать электродинамику Максвелла частной теорией. Предпримем попытку построения обобщенной электродинамики на основе общих свойств векторного потенциала. При этом в некоторой степени можно опираться на аналогии в описании двух компонент магнитного поля. Известно, что нестационарное векторное магнитное поля порождает вихревое электрическое поле. По аналогии: нестационарное СМП порождает потенциальное электрическое поле. Эта гипотеза имеет строгое доказательство и подтверждена экспериментально.

[Фёдор Менде]

Свою точку зрения по этому вопросу я уже Вам многократно высказывал. В законченном виде она изложена в работе http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf   и многочисленных статьях на моём сайте http://fmnauka.narod.ru/  и в Научном журнале ЭБФ, который я веду.

[Rudnik-vs]

И так   известна  *Непротиворечивая электродинамика*   Г.В. Николаева      и *Непротиворечивая электродинамика *  Ф.Ф. Менде.        Которая же из них непротиворечивее   и объективнее объясняет результаты  опытов?
   Г.В. Николаев приводит до 40 опытов , которые труднообъяснимы для классической эл. динамики , но рассмотрение их привело автора к необходимости  введения скалярного магнитного поля.  С чем был согласен и Маринов.
Ф.Ф. Менде , наоборот, является яростным противником  теории любого магнитного поля  и доказывает это  своей теорией  скалярно-векторных  динамических потенциалов.  Физическая сущность которых , кстати, не совсем ясна.
   Но имеется ещё одна  Обобщённая электродинамика    А.К. Томилина.   Автор придерживается умеренных взглядов  и весьма обстоятельно и доказательно рассматривает  необходимость введения скалярного магнитного поля    И доказывает , что с помощью этого дополнения  формулы и понятия электродинамики становятся гармоничнее.  Появляется возможность объяснить  многие непонятные эффекты , даже генератор Серла  и  подобный же опыт с установкой  Рощина –Година.
А.К. Томилин соглашается , что теория магнитного поля -это чисто математическая теория , но она весьма просто и удобно позволяет производить расчеты эл. машин.

[Rudnik-vs]

  Стр 75.Обобщенную электродинамику следует сравнивать с аналитической механикой материальной системы, а обобщенную квантовую электродинамику–с квантовой механикой и теорией относительности.
В современной электродинамике отсутствует теория электродинамических систем (обобщенная электродинамика). Поэтому электродинамика Мак-
свелла с одной стороны и квантовая электродинамика - с другой вынуждены использовать искусственные ограничения (калибровки), чтобы «отрезать»
пути, ведущие к несуществующей части науки. На одно из таких ограничений, а именно калибровку Кулона (2.2), мы уже обратили внимание и показали, что она «закрывает» путь в обобщенную магнитостатику. Аналогичная ситуация, как будет показано в дальнейшем, имеет место и в теории электромагнитного поля, а так же в квантовой электродинамике.
Анализ причин появления калибровок в электродинамике Максвелла содержится, например, в статье Докторовича З.И. [34]. Автор этой статьи,
опубликованной впервые в 1994 году, обоснованно указывает на парадоксальность существующей теории. Он приходит к выводу, что разделение по-
лей на вихревые и градиентные не условно, а фундаментально, и справедливо обращает внимание на отсутствие в уравнениях Максвелла нестационарного
градиентного электрического поля. Однако, он искусственно (из физических соображений) исключает градиентное магнитное поле, векторный потенциал
в его теории остается сугубо вихревым, то есть сохраняется калибровка
.По существу Докторович З.И. приходит к выводу о фундаментальности поля вектора А
, хотя и не формулирует эту мысль в явном виде. В частности он правильно указывает, что ЭДС (в том числе и ЭДС индукции) всегда возникает за счет сил неэлектрической природы. Поэтому во вторичной обмотке трансформатора электрические заряды приходят в движение не под действием индуцированного электрического поля (как принято считать), а за счет силы которая возникает в результате взаимодействия заряда с нестационарным полем вектора А
В результате Докторович З.И. предлагает записывать уравнения электродинамики только с использованием векторного потенциала А полагая другие характеристики нестационарного электромагнитного поля вторичными.
Схожая точка зрения изложена в монографии Менде Ф.Ф. [35]. Автор
этой работы заключает, что «движущийся или неподвижный заряд взаимодействует не с магнитным полем, а с полем магнитного векторного потен-
циала, и только знание этого потенциала и его эволюции дают возможность
вычислить все составляющие сил, действующих на заряды»__

[Фёдор Менде]

Иван Петрович, очень похвально то, что Вы постоянно проводите эксперименты, это даёт возможность лучше понять те явления, которые природа нам преподносит. Кто мог подумать, что обычный глиняный шар будет вращаться в электростатическом поле. Но Вам удалось сделать то, что до Вас никто не смог сделать. В результате появился новый двигатель имени Щербакова, и Вы можете этим гордится.

[Фёдор Менде]

Электрофорная машина является генератором, но не двигателем, а у Вас двигатель.