Создается ли сила Лоренца при движении проводника в однородном магнитном поле

[vamin]

Полагаю, у вас ошибка в утверждении однородности поля. Однородное поле даже на железку не действует. Как пример, сила втягивания железки в соленоид. На концах соленоида сила втяжения железки большое. По мере углубления в соленоид - уменьшается. Чем глубже, тем меньше. Аналогично и с постоянными магнитами. Наибольшее притяжение там, где наибольший градиент магнитного поля. Аналогичные процессы и в МГД устройствах.

   Сила Лоренца это частный случай силы Ампера или наоборот сила Ампера обусловлена силами Лоранца в проводнике в котором ДВИЖУТСЯ электроны вдоль бесконечного прямого провода с током.   Еще раз - для получения силы Лоренца движется пробный провод а не бесконечный провод с током а это не одно и тоже.

   

[в.макаров]

Именно при движении проводника а не при вращении однородного магнитного поля как в ваших опытах. Это не одно и тоже, что это не одно и тоже я пробую сказать с первого поста в этой теме

Поясните, в чём разница между движением провода над поверхностью магнита (круговое) и движением над поверхностью длинного магнита? Обратите внимание на напряжение  в ответе 29. В середине кольца (не замкнутого) напряжение падает почти до нуля. Подобное падение наблюдается и при движении проводника над постоянным плоским магнитом. Если интересуетесь, постараюсь прислать фото такого эксперимента.

[в.макаров]

Сила Лоренца это частный случай силы Ампера или наоборот сила Ампера обусловлена силами Лоранца в проводнике который ДВИЖЕТСЯ вдоль бесконечного прямого провода с током.   Еще раз движется пробный провод а не бесконечный провод с током, это не одно и тоже.

Пожалуйста, приведите пример опыта с подтверждением вашего утверждения.

[vamin]

Пожалуйста, приведите пример опыта с подтверждением вашего утверждения.

   Берите любой униполярный генератор где применяется кольцевой магнит.  Там именно силы Лоренца действующие на Движущейся проводник создают токи.  Вращение магнита тока не создает.  Вы можете диск заменить на вращающийся кусок провода над кольцевым магнитом, результат будет тот же.  Самое главное механически привести в движение свободные электроны или в диске или в проводе на которые и начнет действовать сила Лоренца причина тока в униполярных генераторах. 

[vamin]

   

[в.макаров]

Берите любой униполярный генератор где применяется кольцевой магнит.  Там именно силы Лоренца действующие на Движущейся проводник создают токи.  Вращение магнита тока не создает.  Вы можете диск заменить на вращающийся кусок провода над кольцевым магнитом, результат будет тот же.  Самое главное механически привести в движение свободные электроны или в диске или в проводе на которые и начнет действовать сила Лоренца причина тока в униполярных генераторах

Все униполярные генераторы принципиально работают на изменении магнитного поля, приводящего к наведению в проводящих материалах. Их пример против сил Лоренца.

[в.макаров]

Это рисунок. Я вам представил реальный опыт с подобным размещением проводника над магнитом. Напряжение на проводнике отсутствует.

[vamin]

Все униполярные генераторы принципиально работают на изменении магнитного поля, приводящего к наведению в проводящих материалах. Их пример против сил Лоренца.

   сверху картинка где медный диск вращается вместе с магнитом.  Вместе с диском вращаются и свободные электроны на которые и действует сила Лоренца, которая и является причиной тока в цепи униполярного генератора.

   Впрочем, я уже начинаю пересказывать Перышкина, лучше читайте первоисточник

[vamin]

Это рисунок. Я вам представил реальный опыт с подобным размещением проводника над магнитом. Напряжение на проводнике отсутствует.

   Бляха, еще один раз.  В вашем опыте свободные электроны неподвижны, вы их механически не гоняете по кругу как они гоняются на моем рисунке

[в.макаров]

Бляха, еще один раз.  В вашем опыте свободные электроны неподвижны, вы их механически не гоняете по кругу как они гоняются на моем рисунке

Дляха ещё раз. Не смею спорить.

[A_Abramovich]

Вынужден с вами не согласится. Третий закон Ньютона неукоснительно выполняется для всех взаимодействий магнитных и токовых систем. Нужно лишь правильно отыскать элементы, на которые действуют такие силы. В случае униполярного двигателя имеется сила, действующая на диск, но имеется и сила, действующая на неподвижные элементы двигателя. Эти силы противоположны по направлении и обусловлены токами, протекающими в этих элементах во внешнем магнитном поле. С этим и связано то обстоятельство, что в таком двигателе на внешний магнит, создающий рабочее магнитное поле, силы не действуют. В случае взаимодействия магнита со сторонним током также имеются две силы. Одна из них приложена к элементу тока, а вторая приложена к магниту. Эти силы также равны и противоположны по направлению.  Если бы существовала асимметрия сил, о которой Вы говорите, то существовала бы возможность создания безопорного двигателя без расхода рабочего тела, но такие двигатели пока не созданы.

Если в экспериментах Родина запитать униполярный мотор от батареек, расположенных на диске или магните сверху, то данная система вполне может действовать только и исключительно за счет внутренних сил. Что объясняется тем, что действие моментов сил Лоренца на магнит скомпенсировано исходя из свойств симметрии поля, создаваемой проводящим диском. Образующие этих полей находятся в плоскости расположения токов в кластерах магнита, что в этом случае создает только моменты сил, и не создает не скомпенсированных сил. Тогда как моменты сил взаимно погашаются. На мой взгляд это очень убедительный довод в пользу вращения униполярного двигателя за счет сил Ампера-Лоренца. Далее, я привожу эксперименты Родина с униполярными двигателями и генераторами, которые так же поддерживают эту гипотезу.   

Эксперименты Родина

Сердюков О.М., "Туман над магнитным полем" Журнал "Изобретатель и рационализатор", 1962, № 2. Эксперименты Родина

 
- Я к вам по поводу статьи "Противозаконная статика".
- Моя фамилия Родин.
- Еще один.

Призыв калужских изобретателей объяснить, что происходит с двигателем, ротор которого вращается под действием электростатического поля (ИР, 6, 81), затронул умы необычайно. Звонят и пишут в редакцию беспрерывно. Предполагаем в будущем дать обзор наиболее интересных объяснений.

Собрался я было направить и Родина к авторам изобретения, как он вдруг: "у меня самого есть кое-что не менее интересное. Поехали?"

[A_Abramovich]

Примечание. К сожалению, принятая на форуме длина сообщения в 5000 знаков не позволяет публиковать материалы в одном сообщении. Поэтому, публикация будет разбита на ряд сообщений.

-----

Эксперименты Родина. 
Продолжение...

Приятная, со вкусом обставленная квартира Александра Леонтьевича - не типично изобретательское жилье. Но он ведет меня в какой-то безоконный закуток, явно бывший стенной шкаф. "Мой кабинет". Тут верстак, выпрямитель, приборы, инструменты. На верстаке некая конструкция. На одной оси сидят два кольцевых постоянных магнита, между ними медный диск. К диску подсоединены щетки, провода которых выведены на микроамперметр.
 
- Такую же модельку я собрал несколько лет назад, когда по работе понадобился униполярный двигатель - это вращающийся между магнитами диск или цилиндр, ток с которого снимают щетками. Вот так. - Родин закрепил магниты и начал ручкой вращать ось, а вместе с ней и диск. Стрелка амперметра поползла вправо - есть ток.

- Вы меня пригласили для демонстрации опыта Фарадея? Я, знаете, еще в школе...

- А что будет, если мы станем вращать магниты, а диск будет неподвижен? - как бы, не замечая моего раздражения, спросил Родин.
- То же и будет. Какая разница? Извините, но у меня, к сожалению, время... - я осекся. Хозяин квартиры с солидной скоростью вращал магниты около неподвижного диска, а стрелка стояла на нуле.
- Вот и я тогда так же рот раскрыл, - рассмеялся Родин. - Стал искать, проверять контакты - все в порядке. Да убедитесь сами, шевельните слегка диск. По сравнению с бешено вращающимися магнитами движение диска было ничтожным, но стрелка тут, же шелохнулась.
- Ну а теперь, если вращать магниты и диск вместе, соединив их в единый ротор?
- Да вроде бы не должно быть тока, - уже неуверенно сказал я. - Ведь они относительно не-подвижны...

Однако вращающиеся вместе диск и магниты ток дали.
 
А затем Родин продемонстрировал мне двигатель без статора, подсоединив один из проводов, идущих от выпрямителя, к оси, на которой сидят диск и магниты, а другой поднес прямо к диску - вся система закрутилась.

- Понимаете, почему меня заинтересовал ротор калужан? Но, у них - другое. А для моих опытов у меня есть вот какое объяснение.

Я предполагаю, что традиционное представление о магнитном поле как непременной принадлежности магнита неверно. В этом случае действительно не играло бы роли, что относительно чего мы перемещаем. Как ни странно, никто не двигал "бесконечный" магнит вдоль проводника, по крайней мере, в литературе я этого не встречал.



Куда проще двигать проводник по скользящим контактам, чем магниты, сохраняя при этом их плоскопараллельное перемещение. Я же не только двигал магниты параллельно столу, на котором лежал проводник, но и вращал их в разные стороны и в направлении обратном перемещению диска - результат тот же самый: величина и направление тока в цепи зависят только от скорости и направления вращения диска. Значит, поле неподвижно?

[A_Abramovich]

Эксперименты Родина. 
Продолжение...

Я делаю вывод:
оно, не пугайтесь, магниту не принадлежит, а как бы разлито по вселенной. Магнит лишь возбуждает его, как корабль возбуждает волны, не увлекая их за собой. И как у корабельного винта они наиболее велики, так и наибольшее возбуждение возникает вблизи магнита. Теперь понятно, почему, вращаясь вместе с магнитами, проводник пересекает неподвижное магнитное поле.


Что же касается движения ротора без статора, то единственное здесь объяснение - работа сил Лоренца, действующих на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле. Электроны под их влиянием приобретают тангенциальное направление движения и увлекают за собой диск вместе с магнитами.

- Кстати, реактивного момента на магнитах не возникает: я устанавливал магнит между дисками, подводил к нему ток - не шевельнулся.

Пока другого объяснения этому эффекту я не нахожу, хотя искал очень долго, обращаясь за помощью в весьма высокие научные инстанции. Высказывались, например, предположения, что при одновременном вращении магнитов и проводника ток наводится в щетках и их про-водах, идущих к амперметру. Это, разумеется, не так, в противном случае он наводился бы и при неподвижном диске. Или изменялся бы при перемещении самих проводников, Но я на всякий случай собрал схему без щеток и проводов - эффект тот же.
 
Полагали, что возможно влияние магнитного поля Земли. Мало правдоподобно, но попробуем. Перемещал систему, так и эдак, в пространстве, вращал один диск без магнитов - никакого тока, естественно. Так что если найдутся более правдоподобные объяснения - только спасибо скажу.

Итак, еще одна задача читателям: попробуйте найти другое объяснение результатов опытов Родина, кстати, легко воспроизводимых...

И второе: как их практически использовать? Подобные безроторные, и вообще, униполярные двигатели и генераторы пока маломощны и имеют невысокий КПД. Но уже сегодня просматриваются области их применения, например, в приборостроении. Особенно привлекает то, что двигатель не имеет статора и реактивного момента. А кроме того, если эти двигатели и генераторы действительно изменят наше представление о магнитном поле, практическая ценность их может оказаться огромной.

Справка:
Сердюков Олег Михайлович, почти тридцать лет отдал работе в журнале "Изобретатель и рационализатор". А начинался его путь в журналистику еще в МИСИ. Тогда он был членом знаменитой команды КВН, ставшей чуть ли не первой победительницей клуба веселых и находчивых. Именно дух той искрометной импровизационной игры, легкой и необычайно за-разительной, толкнул Сердюкова в репортеры.

Он и сейчас с большим удовольствием ищет и - главное - находит сенсации в науке и техни-ке. Многие изобретатели благодаря его публикациям стали знаменитыми, получили путевку в жизнь. Сердюков особенно силен в материалах, в которых идет речь о творческих озарениях технарей. Сказывается инженерная закваска и кавээновский настрой.

Родин Александр Леонтьевич, Аноним Dragons' Lord, "Секреты униполярной индукции", сайт matri-x http://www.matri-x.ru/energy/unipolar.shtml

[A_Abramovich]

Вариант первый. Проверка утверждения, заложенного в принятой формуле для определения "силы Ампера-Лоренца", приводящей к возникновению эдс на проводе, движущимся в магнитном поле. Наиболее очевидным является опыт с кольцевым магнитом и радиально расположенным проводом над поверхностью (полюсом) магнита. В таком опыте для демонстрации требуется электронный осциллограф или микроамперметр с предварительным усилителем. Естественно, такой опыт провёл. И с микроамперметром и с осциллографом (ЭО). Опыт показал на отсутствие постоянного напряжения на проводе.

Причина отрицательного результата опыта состоит в том, что магнитное поле постоянного магнита, применяемого в опыте обладает такой симметрией, однородностью и квантово механическими формами статистики, что оно одинаково, что при покоящемся магните, что при вращающемся магните. Ввиду чего, данное поле образует в обоих случаях неподвижную систему отсчета. Проводник, указанный в вашем опыте, покоится относительно данной системы отсчета как при движущемся магните, так и при покоящемся магните. Что есть следствие квантово механической статистики (статистика Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака), делающей неразличимыми эти два квантовых состояний поля во взаимодействии. Ввиду чего, поле покоится, проводник покоится, и на него не действует сила Лоренца, даже если магнит вращается. Что и подтверждают опыты Родина.

Тогда как при вращающемся диске заряды движутся относительно системы координат магнитного поля, вне зависимости от того, покоится или вращается магнит вместе с диском. Поэтому, при вращении диска в нем возникает напряжение и электрический ток под действием силы Лоренца.

При замене кольцевого магнита на примерно таких же размеров кольцевого магнита с несколькими полюсами сигнал на ЭО возрастал на порядки и с формой близкой к синусоиде.

При вращении вокруг оси магнита иной формы (не симметричного магнита), статистика квантово механических функций и их операторов изменяется с симметричной на асимметричную. Поэтому, магнитное поле вращающегося магнита не равно магнитному полю покоящегося магнита. Вследствие чего, магнитные линии этого поля смещаются относительно покоящегося проводника, и создают силу Лоренца, равную qE=-qB x V_B. Знак минус появляется вследствие того, что движение заряда противоположно движению линий магнитного поля, так как они находятся во взаимно противоположных системах отсчета, V_q=- V_B. Тогда как вектор индукции В равен угловой скорости, и производит вращение системы отсчета движущегося заряда. Ввиду чего возникает сила Кореолиса связанная с вращением СО, называемая силой Лоренца.

При этом, скорость движения магнитного поля равна скорости смещения линий магнитного поля. 

V_B=dX_B/dt

Что полностью объясняет ваши опыты, как и опыты Родина.

Тогда как закон индукции Фарадея получается из закона индукции Лоренца, посредством интегрирования действий силы Лоренца по длине проводника.

EL=-B x V_BL= -B x dX_BL/dt =-B x dS_B/dt=- dФ/dt

Поскольку, величина -B x dS_B/dt в этой формуле есть изменение магнитного потока Ф, происходящее в связи со сдвигом магнитных линий. Ввиду чего, индукция по Фарадею есть следствие индукции по Лоренцу.

Но, закон индукции фарадея имеет ограничения. Они возникают в том случае, если магнитный поток изменяется равномерно, за счет изменения векторов индукции В, но сдвига магнитных линий не происходит, dX_B=0. Вследствие чего равна нулю и скорость, входящая в формулу силы Лоренца, V_B=0. Ввиду чего, отсутствует индукция на проводнике, хотя и изменяется магнитный поток Ф. По этой причине, закон индукции по Лоренцу является первичным, а закон индукции по Фарадею является только ограниченной формой его следствия, возникающей как следствие интегрирования физических величин силы Лоренца.
 

[в.макаров]

Причина отрицательного результата опыта состоит в том, что магнитное поле постоянного магнита, применяемого в опыте обладает такой симметрией, однородностью и квантово механическими формами статистики, что оно одинаково, что при покоящемся магните, что при вращающемся магните. Ввиду чего, данное поле образует в обоих случаях неподвижную систему отсчета. Проводник, указанный в вашем опыте, покоится относительно данной системы отсчета как при движущемся магните, так и при покоящемся магните. Что есть следствие квантово механической статистики (статистика Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака), делающей неразличимыми эти два квантовых состояний поля во взаимодействии. Ввиду чего, поле покоится, проводник покоится, и на него не действует сила Лоренца, даже если магнит вращается. Что и подтверждают опыты Родина

Объяснение по статистике Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака впечатляет. А можно по Фарадею: изменяется магнитное поле в районе проводника - на проводнике есть напряжение. Не изменяется - нет напряжения.
Приведенные примеры, в которых при вращении проводника на нём образуется напряжение, будут убедительными при вращении в отсутствии магнитного поля земли.

[vamin]

   Чего только люди не придумывают только бы не разбираться с силой Лоренца.

  Все же просто как мычание- для того чтобы на электроны действовала сила Лоренца электроны должны двигаться вдоль бесконечного провода с током или хотябы вдоль витка с проводом, ну или на крайний случай вдоль аналога витка, кольцевого магнита.
   

[в.макаров]

На верстаке некая конструкция. На одной оси сидят два кольцевых постоянных магнита, между ними медный диск. К диску подсоединены щетки, провода которых выведены на микроамперметр.
 

Имеет ли принципиальное значение из какого материала выполнены диск и щётки?

[Rudnik-vs]

  Да уж, действительно, привлечение  сразу обоих статистик Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака  встречается в первый раз  для объяснения униполярной индукции.  Надо бы на Сайтехе подкинуть этот вопрос Рустоту.  Ответит ли?
   Мне кажется , и у Тамма и у С.Г. Калашникова в его известном учебнике * Электричество* такого не встретишь.  Но в отношении униполярной индукции и Тамм и Калашников допустили некоторые ошибки  .  Они были разобраны ещё десять лет назад на dxdy, где даже небезызвестный Мунин вынужден был это признать. Прошу заглянуть в тему *Педантичный взгляд на электродинамику* , где на 5й странице обсуждается эта ошибка в учебнике Калашникова.
    https://dxdy.ru/topic38335-60.html

     

[в.макаров]

Но в отношении униполярной индукции и Тамм и Калашников допустили некоторые ошибки  .  Они были разобраны ещё десять лет назад на dxdy, где даже небезызвестный Мунин вынужден был это признать. Прошу заглянуть в тему *Педантичный взгляд на электродинамику* , где на 5й странице обсуждается эта ошибка в учебнике Калашникова.
    https://dxdy.ru/topic38335-60.html

Об униполярной индукции и реальных униполярных генераторах. Рассмотрим основу униполярных генераторов, генератор на основе диска Фарадея ( Диск Фарадея, Вики, рис.). Принцип работы: наведение напряжения на движущемся в магнитном поле проводнике. Формируется представление, что проводник пересекает магнитные линии (отражают индукцию) и это приводит к возникновению напряжения на проводнике. Такая простота хуже воровства. Индукция — наведение. Магнитных силовых линий в природе нет. Никакие магнитные линии не пересекаются. Представление оказывается ложным.
Вернёмся к картинке. Возле края диска установлен магнит. Диск между полюсами. При вращении диска его часть движется в неоднородном магнитном поле магнита. На части металла диска (проводник), находящегося в районе магнита, наводится эдс. В соответствии с законом Фарадея — скорость изменения магнитного поля. Но что меняется, индукция или напряжённость поля в районе проводника? Количество мнимых пересечённых линий или физический параметр поля — напряжённость?
Заметим, что фундаментальным параметром считается индукция. Тот, кто ввёл этот параметр как фундаментальный, тот ответственен за формирование ложных преставлений при объяснении магнитных явлений. Если представления строить на параметре напряжённости, то они оказываются простыми: есть изменение поля — наводится эдс. Нет изменения — не наводится эдс. Что при взаимодействии магнита с проводника с током, что с проводником без тока. Что магнит с магнитом, что проводник с проводником.
Снова вернёмся к картинке. В чём достоинство такого генератора? При неизменных оборотах и однородности диска получаем на части диска в районе полюсов магнита стабильное напряжение (постоянная амплитуда). Существенный недостаток — очень маленький кпд. Причина маленького кпд — наведенное напряжение замыкается на оставшуюся часть диска. Кпд можно увеличить путём изменения формы диска на форму шестерёнки с длинными зубьями. Заметим, что одна их щёток находится в районе полюсов магнита. В месте наведенного на этом участке диска напряжения. Чем уже зубцы, тем меньше шунтируется участок диска с наведенным напряжением. Получили простую модель современных генераторов постоянного тока. Но уже с пульсацией выходного напряжения. А дальше идёт совершенствование этой модели.

 

[Rudnik-vs]

   Магнитная индукция она же сравни с электрической напряжённостью.    И вообще все  величины , имеющие в числители силу-Ньютон, являются силовыми.
     Ньютон на Кулон  или вольт на метр,      Ньютон на Ампер-метр,   Ньютон на кг  или метр на сек2.    Может найдут ещё какое-нибудь поле, всё равно там будет в числителе стоять сила.
           А теперь вот какое замечание.  Если кликнуть в поиске *Сторонние силы* , то выплывут десятки определений и извлечений из учебников про эти формулировки.  Но нигде не будет сказано , что сила Лоренца - это сторонняя сила.  Везде будет уклончиво говориться, что  имеются некие магнитные силы, перемещающие заряды в движущемся в магнитном поле проводнике.
     Ну смех и грех. Силе Лоренца  отказывают в её функции. Почему это так?
И ещё.  Профессор К.Б.Канн, педантично рассмотрев это дело, выделил следующую цепочку возникновения ЭДС в  источниках питания. Собственно говоря, она по умолчанию имеется в учебниках, но чётко об этом не говорится.
       Пересечение МСЛ, возникновение силы Лоренца, перемещение зарядов,  возникновение  ЭДС.
 Вот например для центробежного генератора. Начало вращения, возникновение  центробежной силы, перемещение зарядов, возникновение ЭДС.
     А теперь попробуйте применить это безупречное правило для возникновения вихревой ЭДС. Например в трансформаторе и т.д.  и Вы встанете в тупик. Что там считать сторонней силой?