Еще о "Теории поля"

[Фёдор Менде]

Ну Вы уже поняли, почему фронт волны движется со скоростью света, а электроны с дрейфовой скоростью, или ещё есть вопросы.
Теперь по поводу зависимости скалярного потенциала от скорости. Правду сказать, я пока не понимаю Вашу идеологию в этом вопросе. Но, думаю, Вы согласитесь с тем, что это основная болевая точка СТО, т.к. именно такая зависимость в сочетании с инвариантностью заряда по отношению к скорости это и есть СТО. И если удастся строго теоретически и экспериментально доказать, что скалярный потенциал заряда в рамках преобразований Галилея зависит от скорости, то это крах СТО. В этом наши точки зрения совпадают, и нам следовало бы найти общую точку зрения по этому вопросу, чтобы наступать единым фронтом. Мой метод доказательства этого факта имеется в моей монографии, возможно у Вас имеются критические замечания по моему методу доказательства?
Трудность данного форума заключается в отсутствии возможности крепить к сообщениям файлы. Но у нас имеется форум "За науку", где эта возможность имеется и  подробное разбирательство этого вопроса мы могли бы перенести туда.

[tory]

Ну Вы уже поняли, почему фронт волны движется со скоростью света, а электроны с дрейфовой скоростью, или ещё есть вопросы.
Теперь по поводу зависимости скалярного потенциала от скорости. Правду сказать, я пока не понимаю Вашу идеологию в этом вопросе. Но, думаю, Вы согласитесь с тем, что это основная болевая точка СТО, т.к. именно такая зависимость в сочетании с инвариантностью заряда по отношению к скорости это и есть СТО. И если удастся строго теоретически и экспериментально доказать, что скалярный потенциал заряда в рамках преобразований Галилея зависит от скорости, то это крах СТО. В этом наши точки зрения совпадают, и нам следовало бы найти общую точку зрения по этому вопросу, чтобы наступать единым фронтом. Мой метод доказательства этого факта имеется в моей монографии, возможно у Вас имеются критические замечания по моему методу доказательства?
Трудность данного форума заключается в отсутствии возможности крепить к сообщениям файлы. Но у нас имеется форум "За науку", где эта возможность имеется и  подробное разбирательство этого вопроса мы могли бы перенести туда.

Вопрос остался:
Я внимательно просмотрел параграфы 14, 15, 16. Но там коаксиал не рассматривается.
Допустим, вы правы и магнитное поле можно объяснить движением электронов проводимости, т.к. их концентрация порядка 10^23. Теперь остается один вопрос.

Имеем двухпроводную или  коаксиальную линию. Подключаем к проводникам постоянный источник. После включения почти со скоростью света понесся фронт ТЕМ волны. До него зарядов на проводниках нет, а после его прохождения есть избыточные заряды.

Откуда появились эти заряды:
а) из источника;
б) "выделились" из самого проводника.

Любой из ответов должен опираться на физическое объяснение.

[Фёдор Менде]

Я обязательно подробно объясню почему скорость электронов в линии при распространении в ней ТЕМ волны равна дрейфовой, но перед этим, как я просил, Вы должны обязательтно прочесть 11, 12 и 13 параграфы работы http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf  . Особенно внимательно прочтите начало 13 параграфа, а также его концовку, где показана физика образования волны тока и напряжения в линии при подключении к ней источника постоянного напряжения. Такой вывод волнового уравнения даётся впервые и он полностью проливает свет на физику данного процесса.

[tory]

Я обязательно подробно объясню почему скорость электронов в линии при распространении в ней ТЕМ волны равна дрейфовой, но перед этим, как я просил, Вы должны обязательтно прочесть 11, 12 и 13 параграфы работы http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf  . Особенно внимательно прочтите начало 13 параграфа, а также его концовку, где показана физика образования волны тока и напряжения в линии при подключении к ней источника постоянного напряжения. Такой вывод волнового уравнения даётся впервые и он полностью проливает свет на физику данного процесса.

Прочту.

[tory]

Формула (11.4) справедлива для идеального источника тока. При реальном источнике соотношения будут другими.
Формула (11.12). Ее аналогом является максвелловский ток смещения, плотность которого равна j = dD/dt
Формула (12.16). Она справедлива для идеального источника напряжения (без внутреннего сопротивления).

Ток в линии (13.1). Величина напряженности поля определяется (13.12). Напряженность связана с поверхностным зарядом. Поскольку поверхность увеличивается со скоростью v, с той же скоростью увеличивается заряд в линии на поверхности каждого проводника. Увеличение заряда обусловлено током в линии.
Я не понимаю: по какой причине заряды так медленно двигаясь успевают за фронтом волны.
Я не хочу "тревожить" ваши формулы (могу ошибиться). Поэтому прежний вопрос остается: как на поверхности каждого из проводников возникают избыточные заряды?

[Фёдор Менде]

Формула (11.4) справедлива для идеального источника тока. При реальном источнике соотношения будут другими.

Совершенно верно.

Формула (11.12). Ее аналогом является максвелловский ток смещения, плотность которого равна j = dD/dt

Совершенно верно.

Формула (12.16). Она справедлива для идеального источника напряжения (без внутреннего сопротивления).

Совершенно верно.

Ток в линии (13.1). Величина напряженности поля определяется (13.12). Напряженность связана с поверхностным зарядом. Поскольку поверхность увеличивается со скоростью v, с той же скоростью увеличивается заряд в линии на поверхности каждого проводника. Увеличение заряда обусловлено током в линии.
Я не понимаю: по какой причине заряды так медленно двигаясь успевают за фронтом волны.
Я не хочу "тревожить" ваши формулы (могу ошибиться). Поэтому прежний вопрос остается: как на поверхности каждого из проводников возникают избыточные заряды?

Вот теперь, когда Вы все параграфы прочитали и поняли, Вам будет понятно то, что я буду говорить. Любая длинная линия представляет из себя бесконечно длинный конденсатор, у которого на единицу длины приходится какая то ёмкость. Если подключить к такому конденсатору источник напряжения, то этот конденсатор начнёт заряжаться. Для этого сам источник напряжения по аналогии с водяным насосом начнёт перегонять электроны с одной одного провода линии на другой. Поскольку при движении ТЕМ волны, длина  этого конденсатора, отсчитываемая от источника напряжения до самого фронта увеличивается со скоростью света, то для зарядки такого саморасширяющегося конденсатора источник напряжения должен постоянно с одинаковой скоростью перекачивать электроны с одного провода линии на другой. Это означает, что в проводах линии, начиная от клем источника напряжения и заканчивая удаляющимся фронтом ТЕМ волны будет течь постоянный электрический ток. Этот ток представляет медленный дрейф электронов, который  создаёт магнитное поле между проводниками линии  и это магнитное поле имеется на всём протяжении линии, начиная от источниа напряжения и заканчивая удаляющимся фронтом. Таким образом, ясно, что на всём протяжении линии вплоть до самого фронта волны, который движется со скоростью света, дрейфовая скорость электронов невелика. Теперь, как это проичсходит. Для этого мы должны обратиться к рис. 5 в монографии http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf  . При подключении источника напряжение на входе линии не может возрасти мгновенно, а  существует переходной процесс, обусловленный свойствами ключа и самого источника (индуктивности подводящих проводов, и т.д.). Этот участок (фронт волны)  на рис.5 обозначен как Z с индексом 2. Именно на этом участке и происходит ускорение электронов от нулевой скорости  перед фронтом волны до значений дрейфовой скорости после фронта. Сам же фронт при этом летит со скоростью света, оставляя за собой электроны, движущиеся в линии с дрейфовой скоростью.  

[tory]

Совершенно верно.

Совершенно верно.

Совершенно верно.

Вот теперь, когда Вы все параграфы прочитали и поняли, Вам будет понятно то, что я буду говорить. Любая длинная линия представляет из себя бесконечно длинный конденсатор, у которого на единицу длины приходится какая то ёмкость. Если подключить к такому конденсатору источник напряжения, то этот конденсатор начнёт заряжаться. Для этого сам источник напряжения по аналогии с водяным насосом начнёт перегонять электроны с одной одного провода линии на другой. Поскольку при движении ТЕМ волны, длина  этого конденсатора, отсчитываемая от источника напряжения до самого фронта увеличивается со скоростью света, то для зарядки такого саморасширяющегося конденсатора источник напряжения должен постоянно с одинаковой скоростью перекачивать электроны с одного провода линии на другой. Это означает, что в проводах линии, начиная от клем источника напряжения и заканчивая удаляющимся фронтом ТЕМ волны будет течь постоянный электрический ток. Этот ток представляет медленный дрейф электронов, который  создаёт магнитное поле между проводниками линии  и это магнитное поле имеется на всём протяжении линии, начиная от источниа напряжения и заканчивая удаляющимся фронтом. Таким образом, ясно, что на всём протяжении линии вплоть до самого фронта волны, который движется со скоростью света, дрейфовая скорость электронов невелика. Теперь, как это проичсходит. Для этого мы должны обратиться к рис. 5 в монографии http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf  . При подключении источника напряжение на входе линии не может возрасти мгновенно, а  существует переходной процесс, обусловленный свойствами ключа и самого источника (индуктивности подводящих проводов, и т.д.). Этот участок (фронт волны)  на рис.5 обозначен как Z с индексом 2. Именно на этом участке и происходит ускорение электронов от нулевой скорости  перед фронтом волны до значений дрейфовой скорости после фронта. Сам же фронт при этом летит со скоростью света, оставляя за собой электроны, движущиеся в линии с дрейфовой скоростью.  

Я вас так и понял. Но почему "дрейфовая" скорость? Есть формула (13.1), в которую входит скорость. Это и есть "дрейфовая" скорость? Или дрейфовая скорость другая? Я ее не нашел в ваших формулах. Что это за скорость v в (13.1)? Там произведение C₀U₁  есть заряд. По этой причине v это скорость его перемещения? Правильно?
Но она, как вы пишете, "соответствует скорости распространения электромагнитных колебаний в самой линии".

[Фёдор Менде]

Если бы  мы  механически увеличивали  длину пластин конденсатора с определённой скоростью, например, сделав телескопическую систему, то в соответствии с соотношением (11.13) источник напряжения отдавал бы в линию соответствующий ток. Но мы имеем не механически расширяющийся конденсатор, а конденсатор, который удлиняется со скорость света за счёт того что фронт электрического поля в линии бежит со скоростью света , но всё равно этот эффект подпадает под определение параметрической ёмкостной самоиндукции. Когда мы записываем соотношение (13.1), то имеем в виду не дрейфовую скорость носителей тока в линии, а скорость, с которой происходит удлинение ёмкости линии за счёт того, что фронт волны бежит по самой линии. 

[tory]

Если бы  мы  механически увеличивали  длину пластин конденсатора с определённой скоростью, например, сделав телескопическую систему, то в соответствии с соотношением (11.13) источник напряжения отдавал бы в линию соответствующий ток. Но мы имеем не механически расширяющийся конденсатор, а конденсатор, который удлиняется со скорость света за счёт того что фронт электрического поля в линии бежит со скоростью света , но всё равно этот эффект подпадает под определение параметрической ёмкостной самоиндукции. Когда мы записываем соотношение (13.1), то имеем в виду не дрейфовую скорость носителей тока в линии, а скорость, с которой происходит удлинение ёмкости линии за счёт того, что фронт волны бежит по самой линии.  

Ваша  точка зрения интересна. На как связать ток с дрейфовой скоростью?
Как связать поле с избыточным зарядом?
Откуда появляется этот заряд?

[tory]

Я, например, могу рассуждать так:
C₀ это погонная емкость.
U₁ это напряжение.
C₀U₁ это заряд, приходящийся на единицу длины линии, т.е. избыточный заряд на ед. длины.
C₀U₁v это заряд, который протекает через поперечное сечение провода.
Как по размерности, так и по физическому смыслу это правильно.
А как быть с дрейфовой скоростью? Как ее привязать к току?
Здесь у меня затруднения.

[Фёдор Менде]

Я, например, могу рассуждать так:
C₀ это погонная емкость.
U₁ это напряжение.
C₀U₁ это заряд, приходящийся на единицу длины линии, т.е. избыточный заряд на ед. длины.
C₀U₁v это заряд, который протекает через поперечное сечение провода.
Как по размерности, так и по физическому смыслу это правильно.
А как быть с дрейфовой скоростью? Как ее привязать к току?
Здесь у меня затруднения.

Совершенно верно C₀U₁v это обычный ток, который течёт от источника напряжения для того, чтобы пополнять энергию волны, которая распространяется по линии. Для вычисления этого тока в качестве скорости возьмите скорость света, в качестве погонной ёмкости  возьмите реальное значение погонной ёмкости кабеля, например 100 пФ/м, в качестве напряжения  возьмите реальное напряжение, например 100 В, возьмите реальное значение поперечного сечения проводника линии, например 1 квадратный мм. Теперь полученный ток разделите на произведение поперечного сечения провода на плотность электронов в металле и заряд электрона, и Вы получите дрейфофую скорость, которая составит несколько мм за секунду. В данном расчете мы берём полное сечение проводника, т.к. по линии течёт постоянный ток. Если же расчет вести для высокочастотного сигнала, то дрейфовая скорость получится больше ввиду наличия скин-эффекта.
Прикидочный рассчёт можно провести и по-другому. Для получения значения тока в линии разделите приложенное к ней напряжение на её волновое сопротивление и полученное значение тока разделите на произведение поперечного сечения проводника на плотность электронов в металле и заряд электрона. Результаты будут одного порядка..   

[tory]

Совершенно верно C₀U₁v это обычный ток, который течёт от источника напряжения для того, чтобы пополнять энергию волны, которая распространяется по линии. Для вычисления этого тока в качестве скорости возьмите скорость света, в качестве погонной ёмкости  возьмите реальное значение погонной ёмкости кабеля, например 100 пФ/м, в качестве напряжения  возьмите реальное напряжение, например 100 В, возьмите реальное значение поперечного сечения проводника линии, например 1 квадратный мм. Теперь полученный ток разделите на произведение поперечного сечения провода на плотность электронов в металле и заряд электрона, и Вы получите дрейфофую скорость, которая составит несколько мм за секунду. В данном расчете мы берём полное сечение проводника, т.к. по линии течёт постоянный ток. Если же расчет вести для высокочастотного сигнала, то дрейфовая скорость получится больше ввиду наличия скин-эффекта.
Прикидочный рассчёт можно провести и по-другому. Для получения значения тока в линии разделите приложенное к ней напряжение на её волновое сопротивление и полученное значение тока разделите на произведение поперечного сечения проводника на плотность электронов в металле и заряд электрона. Результаты будут одного порядка..   

Объяснение хорошее, но оно не может объяснить появление избыточного заряда, коль скоро электроны движутся от источника (именно он поставляет их) движутся с "черепашьей" скоростью.

[Фёдор Менде]

Думаю, Вы уже сделали расcчеты и всё сходится.
Черепашья скорость электронов в проводнике связана с их колоссальной плотностью  в проводниках. Источник напряжения перекачивает из одного проводника в другой именно такое количество зарядов, чтобы обеспечить разность потенциалов  волны электрического поля, движущейся со  скоростью света, на всём участке её движения. Причём совершенно неважно, каким способом источник это делает, это может быть гальванический элемент или униполярный генератор. Интересной особенностью бесконечной длинной линии является то, что для источника напряжения она представляет чисто активную нагрузку, но энергия в данном случае расходуется не на тепло, как в случае закона Ома, а на энергию, запасаемую в трёх видах энергии: в электрических полях, в магнитных полях и в кинетическом движении носителей зарядов (если отбросить омические потери в самих проводниках линии). Причём кинетической энергией является только кинетическая энергия движения заряда. Электрические же и магнитные поля запасают потенциальную энергию. И по этому поводу во всех учебниках имеется одна общая ошибка, т.к. считается, что энергия магнитных полей тоже является кинетической.

P. S. Небольшая ремарка. Многие считают, что в гальванических элементах заряды разводит какая-то сверхестественная сила неэлектрического происхождения. Это неверно, т.к. перетекание электронов с одного электрода на другой, связаны с пртеканием химических реакций, обеспечивающих минимум свободной электрической нергии при заданной разности потенциалов на электродах гальванического элемента. В сверхестественных неэлектрических силах, разводящих электроны, никак нельзя заподозрить униполярный генератор или другие механические электрогенераторы, т.к. там силы разводящие электроны, являются силами Лоренца, которые имеют чисто электрическую природу.

[tory]

Думаю, Вы уже сделали расчеты и всё сходится.
Черепашья скорость электронов в проводнике связана с их колоссальной плотностью  в проводниках. Источник напряжения перекачивает из одного проводника в другой именно такое количество зарядов, чтобы обеспечить разность потенциалов  волны электрического поля, движущейся со  скоростью света, на всём участке её движения. Причём совершенно неважно, каким способом источник это делает, это может быть гальванический элемент или униполярный генератор. Интересной особенностью бесконечной длинной линии является то, что для источника напряжения она представляет чисто активную нагрузку, но энергия в данном случае расходуется не на тепло, как в случае закона Ома, а на энергию, запасаемую в трёх видах энергии: в электрических полях, в магнитных полях и в кинетическом движении носителей зарядов (если отбросить омические потери в самих проводниках линии). Причём кинетической энергией является только кинетическая энергия движения заряда. Электрические же и магнитные поля запасают потенциальную энергию. И по этому поводу во всех учебниках имеется одна общая ошибка, т.к. считается, что энергия магнитных полей тоже является кинетической.

Что касается магнитного поля, то оно невозможно без ДВИЖЕНИЯ зарядов, без наличия у них КИНЕТИЧЕСКОЙ энергии. Здесь вопрос спорный. У неподвижного (классического) заряда магнитного поля нет. Спин не в счет!

Сейчас подвалило много работы. Могу появиться не скоро. Я продумаю это.

[Фёдор Менде]

Магнитное поле действительно связано с движением электронов, но оно существовало бы даже в том случае, если бы у зарядов не было массы (при наличии диссипативных процессов в среде, где текут заряды).

[tcaplin]

 Фёдор Менде:

Многие считают, что в гальванических элементах заряды разводит какая-то сверхестественная сила неэлектрического происхождения.
...В сверхестественных неэлектрических силах, разводящих электроны, никак нельзя заподозрить униполярный генератор или другие механические электрогенераторы, т.к. там силы разводящие электроны, являются силами Лоренца, которые имеют чисто электрическую природу.

Эти "многие" правы. Только "сверъестественность" этих сил - ваше личное изобретение. Когда Вы разводите руками две обкладки заряженного конденсатора (ваш собственный любымый образ), то не будете же Вы объявлять силу своих рук "сверхъестественной"? Просто неэлектрической природы.
 Приписывание силе Лоренца "электрической природы" осуществляется постулятивно. Впрочем, как и силе воздействия свободной ЭМ волны на заряд. Типа - раз воздействует на заряд, значит, электрическая.
 А тот факт, что электрическое поле по определению движет отрицательные заряды к положительным, а силы Лоренца (и ЭМ волны) эти же самые заряды раздвигают - просто не брать в голову...

 По поводу анализа процессов в длинной линии поддерживаю вашу позицию, за исключением несколько волной трактовки определения "активности" нагрузки.

Интересной особенностью бесконечной длинной линии является то, что для источника напряжения она представляет чисто активную нагрузку, но энергия в данном случае расходуется не на тепло, как в случае закона Ома, а на энергию, запасаемую в трёх видах энергии: в электрических полях, в магнитных полях и в кинетическом движении носителей зарядов

Отличие активной нагрузки от реактивной вообще-то как раз и есть в том, что в первой энергия расходуется на тепло (безвозвратно), а во второй та же самая энергия накапливается в виде, из которого возможно ее обратное преобразование. В электрике это может быть емкость или индуктивность. В механике - сжатая пружина или инерция...
 Поэтому говорить о том, что нагрузка "чисто активная", но только накапливает энергию - то же самое, что объявить ее реактивной.
Для источника отличить активную нагрузку от реактивной можно только, если нет согласования. Для согласовнной нагрузки вся энергия источника уходит из него, и по  этому признаку генератор в принципе не может отличить активную нагрузку от реактивной.
 Разделить активность согласованной нагрузки от ее реактивности можно только, анализируя ее внутренние процессы - скажем, для участка длинной линии (мысленно разделите линию пунктиром на две соединенные части) продолжение ее является согласованной нагрузкой реактивного типа. Замените часть длинной линии справа от пунктира резистором, равным волновому сопротивлению - левая часть не увидит никакого изменения в потоке энергии, то есть для нее эти две нагрузки неотличимы..

[Слесарь-сантехник]

как на поверхности каждого из проводников возникают избыточные заряды?

И, что самое интересное, этот вопрос эквивалентен вопросу - как тела расположенные на сфере, начинают падение к её центру?... и, что самое интересное, ответив на один вопрос - автоматически получаете ответ на второй...

[Слесарь-сантехник]

Многие считают, что в гальванических элементах заряды разводит какая-то сверхестественная сила неэлектрического происхождения....
 В сверхестественных неэлектрических силах, разводящих электроны, никак нельзя заподозрить униполярный генератор или другие механические электрогенераторы, т.к. там силы разводящие электроны, являются силами Лоренца, которые имеют чисто электрическую природу.

Хм... Беру две слипшиеся полиэтиленовые плёнки, и быстро "раздёргиваю" их, оставляя определённый раствор - получается очень неплохой линейный ускоритель электронов...

[UR4III]

Уважаемый tory!
Я радиолюбитель. Много времени совместно с товарищами уделили пониманию процессов в длинных линиях. Понравилась ваша статья http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/3094.html
Хотелось бы услышать ваше мнение по следующему вопросу. В радиолюбительской практике применяются четвертьволновой трансформатор и полуволновой повторитель. Они работают по принципу накопления в них энергии, достаточной, чтобы с учётом отражения от несогласованной нагрузки, вся подводимая к этим устройствам энергия (с учётом потерь) рассеялась на нагрузке. Непременным условием работы этих устройств является равенство и противофазность отражений энергии от входа устройства и энергии, отраженной от нагрузки и прошедшей через вход устройства.
Энергетический баланс устройства показывает, что «отраженки» на входе устройства не просто компенсируют друг друга (противофазность), а просто исчезают, передавая свою энергию энергии падающей  от генератора.
Обычно роль носителя энергии отдаётся ТЕМ волне. Если «отраженки» представляют собой ТЕМ волны, то их противофазность вовсе не мешает существовать им далее и нужный баланс энергий устройств принципиально не достижим.
Если же носителями являются без инерционные заряды, то противофазность означает встречу разно полярных зарядов и прекращение их существования с выделением энергии. При этом работа генератора выглядит не как перекачка электронов из одного провода в другой (см. выше высказывания Ф.Ф.), а как посыл им токовых волн в каждый провод. Их отличие только в полярности фронтальных полуволн.
Ваше мнение по этому поводу.

[Метафизик]

Я радиолюбитель. Много времени совместно с товарищами уделили пониманию процессов в длинных линиях.

Уважаемый UR4III!
Я где-то видел про опыты (кажется, Вашего товарища) по поискам токов смещения в конденсаторе.
Не хотите-ли поучаствовать в проверке гипотезы: "заряд конденсатора хранится в диэлектрике, а не на пластинах"? Нужно поставить ряд опытов. Тема "Аметист и Метафизик в Эфире!"