Магнитное поле конвекционного тока.

[в.макаров]

Само состояние не сущность, но от влияния состояния на поведение тел не отмахнуться. Нагретое, намагниченное, деформированное, наэлектризованное , это, как говорят в Одессе, большие разницы.

Полагаю, в Одессе люди более понятливые. А для нас то, что не является сущностью, не может влиять (взаимодействовать) на что-либо. Если вернуться от одесского влияния к магнитным, то целью нашего обсуждения найти понимание причин взаимодействий на основе простых, неопровержимых утверждений. Это известные по школе закономерности от Ампера, Фарадея, Кулона и других основоположников магнетизма. К сожалению, они не дали объяснения многим магнитным явлениям. После них объяснение многих магнитных явлений построены просто на утверждениях (постулатах), как надо следовать при наблюдении определённых свойств взаимодействующих объектов. Пример - определение "силы Лоренца".
Ближе к теме. Попробуем выяснить, какие причины влияют на силу взаимодействия проводника с током, когда он проносится между полюсами магнита, включая области перед магнитами. По картинкам видно, что в направлении переноса сила зависит от изменения напряжённости поля в этом направлении. А в направлении к полюсам (ортогонально направлению перемещения)? Есть ли изменение напряжённости магнитного поля между полюсами в районе нахождения проводника в середине по длине магнитов? Датчик Холла показывает на наличие поля с одинаковой напряжённостью между полюсами, а проводник с током не реагирует на это поле. Так есть перепад напряжённости поля между полюсами или его нет?

[в.макаров]

Попробуем выяснить, какие причины влияют на силу взаимодействия проводника с током, когда он проносится между полюсами магнита, включая области перед магнитами.

Мы рассматриваем школьный опыт с проносом проводника с током между полюсами магнита. В учебнике не приводится объяснение наблюдаемого. Вместо объяснения приводится «правило левой руки для силы Ампера». Аналогично, если вместо проводника с током рассматривается движение зарядов, то приводится «правило левой руки для силы Лоренца». В итоге: правила есть, а понимания нет.
Рассмотрим возможное объяснение.  В основе объяснения положим рассмотрение взаимодействия магнитов (намагниченных тел) с очевидными (не опровергнутыми) утверждениями:
-разноимённые полюса притягиваются, одноимённые – отталкиваются;
- магнитное поле между полюсами магнита (или электромагнита) в районе их краёв неравномерное, «выпуклое» как наружу от полюсов, так и внутрь их;
- проводник с током в противоположных направлениях от проводника можно рассматривать как магнит с соответственным расположением полюсов относительно проводника.
 Если рассматривать взаимодействие проводников с током (законы Ампера), то магнитные полюса проводников с током в одном направлении в области между проводниками всегда оказываются разноимёнными. Привода притягиваются. При токах в противоположных направлениях – одноимённые. Провода отталкиваются. Можно заметить, что магнитное поле проводника в рассматриваемых направлениях «выпуклое». Закономерность изменения поля относительно проводника описана в учебниках.
При рассмотрении поля между полюсов магнита можно заметить, что оно «выпуклое» между краями полюсов. Это позволяет рассматривать такое поле как поле виртуального проводника с током, расположенном в центре выпуклости. Наглядный пример. Если размеры полюса магнита квадратной формы 30х30 мм и расстояние между полюсами 20 мм, то виртуальный проводник будет иметь размеры квадрата 30х30 мм и находиться между полюсами на расстоянии 10 мм от каждого.
Справедливость такого рассмотрения демонстрируется на установке, в котором проводник с током подвешен на качелях, а качели являются балкой тензометра. По сути, рассматривается школьный опыт, демонстрирующий реакцию проводника с током в поле магнита. При проносе проводника с током между полюсами магнита (проносе магнита относительно проводника с током) тензометрическим способом регистрируется величина силы взаимодействия проводника с током и магнитами. Рассматриваемые магнитные полюса организованы в виде трёх магнитов 26х10х5 мм (размер полюсов 78х10 мм) расположенные на алюминиевых планках напротив друг друга на расстоянии 10 мм. Одновременно датчиком Холла регистрируется напряжённость магнитного поля в районе проводника в направлении между полюсов или в направлении переноса. Результаты отражены в представленных картинах.

[в.макаров]

Полагаю, в Одессе люди более понятливые.

На Фиг. 1 синий луч отражает величину магнитного поля между полюсами, жёлтый – силу взаимодействия. Проводник проносится примерно в середине между полюсами параллельно переднего и заднего краёв полюсов. При приближении к переднему краю плюсов поле проводника с током взаимодействует с полем магнитов, имеющее выпуклость в этой области относительно края в обе стороны. Выпуклое магнитное поле можно рассматривать как поле виртуального проводника с направлением тока в соответствии с ориентацией к полюсам. Если направление этого тока противоположно направлению тока в реальном проводнике, то они будут отталкиваться. Ток в виртуальном проводнике в противоположной стороне полюсов направлен в обратном направлении и эта сторона виртуального провода будет притягивать реальный провод, но с меньшей силой, так как находится дальше от реального провода.
 Как только провод зайдёт в область между полюсами, т. е. окажется по другую сторону переднего виртуального провода, он будет отталкиваться от него, продолжая притягиваться к виртуальному проводнику на противоположной стороне полюсов – взаимодействие на реальный проводник складывается. При выходе проводник с током за пределы заднего виртуального провода, он начнёт притягиваться к нему, отталкиваясь от переднего виртуального проводника в противоположном направлении. На Фиг. 1 на жёлтом графике отражена сила их суммарного взаимодействия. Аналогично, если в проводнике с током изменить направление тока, то, рассматривая взаимодействие реального и виртуального проводов с током, просто определить направление их взаимодействий в соответствии с законами Ампера.
Можно сравнить графики силы взаимодействия проводника с током и магнитами с полюсами 26х10 мм на Фиг. 3. Передний и задний края полюсов разнесены на 26 мм. Можно заметить, что при увеличении расстояния между краями полюсов уменьшается сила взаимодействия проводника с током в районе середины длины полюсов.
Приведенные примеры показывают на обоснованность объяснения взаимодействия магнитов (намагниченных тел) на основе взаимодействия проводников с токами. В том числе и взаимодействие школьного опыта с проносом проводника с током между полюсами магнита.

[в.макаров]

Сравним объяснение поведения проводника с током при его проносе между полюсами магнита на основе «силы Лоренца» и на примере приведенных выше опытов. На примере опыта Фиг. 1 можно рассмотреть справедливость приведенных ниже утверждений, которые обычно приводятся в учебниках.
«Если четыре вытянутых пальца левой руки указывают направление движения положительного заряда, а линии магнитного поля входят в ладонь, «прокалывая» ее, то отставленный большой палец покажет направление силы Лоренца».
«Дело в том, что в отличие от многих других сил, направление силы Лоренца не совпадает ни с направлением движения носителя заряда, ни с направлением на источник магнитного поля, а ее возникновение зависит от взаимного направления магнитного поля и скорости движения заряда. Сила Лоренца перпендикулярна плоскости, образуемой векторами магнитной индукции и скорости движения заряда.»
Действительно, находясь в области между полюсами магнитов большой палец покажет на направление силы, действующей на проводник с током. Но в области перед входом и сразу после выхода из пространства между полюсами магнита направление силы оказывается в противоположном направлении. При этом условные магнитные силовые линии практически имеют одинаковое направление. Т. е. величина и направление магнитного поля в этих областях практически одинаковые, но сила на проводник изменяется на противоположное. Следовательно, величина магнитного поля в направлении между полюсами не определяет силу воздействия на проводник с током. Влияет ли поле в направлении проноса? Ответ даёт опыт на Фиг. 2. Мы наблюдаем хорошую корреляцию направления и величины силы воздействия на проводник с током с величиной магнитного поля в этом же направлении. При этом отметим, что в основе этих взаимодействий лежит закон Ампера для проводников с токами. Закон Ампера гласит: «Сила взаимодействия двух параллельных проводников пропорциональна произведению величин токов в проводниках, пропорциональна длине этих проводников и обратно пропорциональна расстоянию между ними.» Какое направление этой силы? Как указывает это определение – взаимодействие, т. е. от одного проводника к другому. И это соответствует опыту, отражённому на Фиг. 2. Но в учебниках утверждается другое направление для "силы Ампера» и «силы Лоренца», ортогональное к силе взаимодействия между проводниками с током. Эти утверждения соответствуют условию воздействия на проводник с током поля в направлении между полюсами магнитов, а опыт показывает на влияние неравномерности напряжённости магнитного поля между проводом с током и виртуальным проводом с током, неравномерное поле которого эквивалентно неравномерности поля на краю магнита в рассматриваемой области. Следовательно, неадекватное понимание опыта с проносом проводника с током между полюсами магнита приводит к ошибочному применению декларированных «силы Ампера» и «силы Лоренца».
Как показал опыт, отражённый на Фиг. 2, сила воздействия поля магнита на проводник с током зависит от неравномерности поля в месте проводника. Не от величины поля, а от степени его неравномерности - градиента напряжённости поля

[Rem]

Где схема опыта?

[в.макаров]

Где схема опыта?

Принципиально схема соответствует школьному опыту, изложенного в учебнике по физике советской средней школы.

[Rem]

Принципиально схема соответствует школьному опыту, изложенного в учебнике по физике советской средней школы.

Это ясно и так. Интересно увидеть устройство контура с измерительным проводом.
Как крепится тензометрическое устройство. Какая длина измерительного провода на котором измеряется сила.

[Олег Владимирович Лавринович]

«Дело в том, что в отличие от многих других сил, направление силы Лоренца не совпадает ни с направлением движения носителя заряда, ни с направлением на источник магнитного поля, а ее возникновение зависит от взаимного направления магнитного поля и скорости движения заряда. Сила Лоренца перпендикулярна плоскости, образуемой векторами магнитной индукции и скорости движения заряда.»

А как Вы полагаете, куда  в таком случае направлен вектор реакции для одиночного заряженного тела движ. в   магнитном поле  ? Как я полагаю, противоположно силе Лоренца. То есть, и сила из никуда и реакция в никуда .  Нет ли здесь нарушения третьего закона Ньютона?

[Ost]

Направление силы соответствует теории Ампера. Например, рассмотрим модель прямоугольного магнита аппроксимируемую круговыми контурами.
По контурам размер магнита будет \(3 \cdot 3 \cdot  6\) контура. По относительному размеру в радиусах контура будет \(2 \cdot 6 \cdot  12\) радиуса
(порядок по схеме осей \(x,y,z\)). Два таких магнита расположены на расстоянии одного радиуса между плоскостями \(6 \cdot  12\), симметрично.
Пробный провод со направлен с осью \(y\) и движется в направлении оси \(z\) посередине между магнитами.


На графике видно влияние неоднородности магнитного поля. Верхушка изрезана гребёнкой из шести зубьев (шесть контуров на пути).
На входе и выходе из зазора между магнитами, наблюдается отрицательная сила.

[в.макаров]

Это ясно и так. Интересно увидеть устройство контура с измерительным проводом.
Как крепится тензометрическое устройство. Какая длина измерительного провода на котором измеряется сила.

Размеры тензобалки 6х18 мм. К ней крепится прямоугольная рамка 80х250 мм. В пространстве она как бы висит на тензобалке. Нижняя часть рамки 60 мм, в виде проводника диаметром 2 мм.  Верхняя, тоже 60 мм.  и своей серединой крепится к тензобалке. Боковые стороны рамки вместе с нижней частью (проводом) образуют электрическую цепь для тока примерно 10 А. Провод вводится между полюсами магнита. Его длина не имеет значения. Его притягивание или отталкивание тензобалкой с усилителем преобразуются в электрический сигнал, регистрируемый осциллографом.

[в.макаров]

А как Вы полагаете, куда  в таком случае направлен вектор реакции для одиночного заряженного тела движ. в   магнитном поле  ? Как я полагаю, противоположно силе Лоренца. То есть, и сила из никуда и реакция в никуда .  Нет ли здесь нарушения третьего закона Ньютона?

Как показал опыт с вращением заряженного диска, движущееся заряженное тело не создаёт магнитное поле. Опыты показали, что движущийся электрон отклоняется в магнитном поле (в градиентном магнитном поле). Считаете ли Вы электрон заряженным телом? Если да, то чем он заряжен?
О силе Лоренца. В опытах Ампера  с проводниками с токами замечено, что параллельные провода с токами в одном направлении притягиваются. Полагаю, не станете оспаривать, что притягиваются в направлении друг к другу. В соответствии со школьными учебниками можете найти направление силы Лоренца. Если это направление не совпадёт с направлением сил Ампера, то возникнет сомнение, является ли "сила Лоренца" силой или является справедливым "учение свет, а не учение - тьма".

[в.макаров]

На графике видно влияние неоднородности магнитного поля. Верхушка изрезана гребёнкой из шести зубьев (шесть контуров на пути).
На входе и выходе из зазора между магнитами, наблюдается отрицательная сила.
[/quote]
Впечатляет. Демонстрация возможности расчётов и графического отображения результатов. Полагаю, Вы можете внести заметный вклад в понимании гравитации с позиции взаимодействия намагниченных тел. Попытаться решить проблему с гравитационным притяжении Луны, находящейся между Солнцем и Землёй. В соответствии с гравитационными расчётами Луна в этом положении притягивается Солнцем примерно в два раза сильнее чем Землёй, а она остаётся на орбите Земли. А если рассмотреть Солнце как магнит, а Землю и Луну как намагниченные Солнце-магнитом тела? Полагаю, при этом их взаимодействие можно рассматривать как взаимодействие магнитов. Возможен ли такой расчёт?

[Олег Владимирович Лавринович]

Считаете ли Вы электрон заряженным телом? Если да, то чем он заряжен?

Природа электрона до сих пор не ясна. В общепринятой модели, это кусочек вещества с массой и инерцией и двумя! размерами.. Два этих свойства подтверждаются в опытах по ускорению-замедлению. Но эти свойства проявляются только при электромагнитных взаимодействиях. Ускорение этих кусочков гравитационным полем или полем инерции в центрифуге никому не удалось наблюдать.
Касаемо заряда. Заряд, по моему мнению, не сущность, а некое состояние нейтрального .  Электрон, как кусочек материи , скорее всего, нейтрален , но  влияет на вещество, приводя его в неравновесное состояние. При избытке , проявляющееся как отрицательный заряд, при недостатке , как положительный.

Если да, то чем он заряжен?

Получается, ничем. Лишь его неравновесное количество обнаруживается и интерпретируется, как заряд.

замечено, что параллельные провода с токами в одном направлении притягиваются

С проводами нет вопросов. Они влияют друг на друга и силы действия   противодействия направлены на вещество проводов.  Вызывает вопрос другое, сила Лоренца , действующая на электрон в магнитном поле и ожидаемая сила реакции на движ по кривой траектории этого кусочка вещества направлены не на  намагниченное тело , а из и в пространство. И такая странная, с точки зрения механики, траектория "свободного" электрона вьющегося вокруг  условной  "силовой линии" вызывает вопросы относительно его инертной массы.

Полагаю, не станете оспаривать, что притягиваются в направлении друг к другу.

С друзьями все понятно, они стремятся к друг другу или от друг друга. Вопрос о существовании пондеромоторных сил, когда одного друга нет а нечто заставляет одинокого менять траекторию. 

В соответствии со школьными учебниками можете найти направление силы Лоренца.

Ученье свет, а неученых, тьма. Сколько ни заучивай учебники, но учебники не библия. я.

Если это направление не совпадёт с направлением сил Ампера

Все силы между вещественными телами направлены между телами. а вот пондеромотрные силы,иногда, возникают "ни откуда", что странно.

[Дробышев]

Попытаться решить проблему с гравитационным притяжении Луны, находящейся между Солнцем и Землёй. В соответствии с гравитационными расчётами Луна в этом положении притягивается Солнцем примерно в два раза сильнее чем Землёй, а она остаётся на орбите Земли.

Какая-такая проблема?

Два булыжника массами 1 кг одновременно отпускают, и они падают по одной и той же вертикали на Луну, один с высоты 200 м, а другой - с высоты 201 м. При падении булыжники все время остаются один возле другого на расстоянии один метр. Никуда не улетают друг от друга ("остаются на орбите"), хотя сила притяжения каждого Луной в 24 миллиарда раз больше силы притяжения между самими булыжниками. И что? Проблема, да?

[Олег Владимирович Лавринович]

Какая-такая проблема?

Два булыжника массами 1 кг одновременно отпускают, и они падают по одной и той же вертикали на Луну, один с высоты 200 м, а другой - с высоты 201 м. При падении булыжники все время остаются один возле другого на расстоянии один метр. Никуда не улетают друг от друга ("остаются на орбите"), хотя сила притяжения каждого Луной в 24 миллиарда раз больше силы притяжения между самими булыжниками. И что? Проблема, да?

Напрасно  смеетесь. Это производит обратное  впечатление. Но вы, по своему  обыкновению, игнорируете тонкости ЗВТ(равно, и другие тонкости). Похоже, вы не поняли задачу или представляете ее весьма примитивно.  В вашем примере расстояние между булыжниками, пока они падают, будет расти, поскольку, более близкий к луне притягивается сильнее, следовательно, и в ускорении, он даст фору более дальнему в любой момент . Эффект, в приведенном примере при ваших  условиях,  трудно обнаружим  , но, в случае небесных тел  и астрономических расстояний,  его не проигнорируешь. Он проявляется уже при прикидочных расчетах, тем более, наблюдается астрономически. .

[Дробышев]

Но вы, по своему  обыкновению, игнорируете тонкости ЗВТ(равно, и другие тонкости).

Обыкновению? Я потрясен.

Похоже, вы не поняли задачу или представляете ее весьма примитивно.

Целиком с вами согласен. Ума приложить не могу, как магнитным взаимодействием описывать орбитальное движение небесных тел и указывать даты предстоящих затмений.

В вашем примере расстояние между булыжниками, пока они падают, будет расти, поскольку, более близкий к луне притягивается сильнее, следовательно, и в ускорении, он даст фору более дальнему в любой момент. 

Разве кто-то спорит, что булыжники, пролетев 200 метров, разойдутся за счет этого на десятую долю миллиметра?

[Олег Владимирович Лавринович]

Разве кто-то спорит, что булыжники, пролетев 200 метров, разойдутся за счет этого на десятую долю миллиметра?

Вы сказали , что расстояние не изменится. Я посчитал необходимым поправить. Сейчас, конечно, никто не станет спорить, разойдутся. Так и земля с луной периодически расходятся в своих скоростях падения на солнце.

Целиком с вами согласен. Ума приложить не могу, как магнитным взаимодействием описывать орбитальное движение небесных тел и указывать даты предстоящих затмений.

Воот! А , тем не менее, смайлик зубоскальский вставили.

Обыкновению? Я потрясен.

Случалось не раз, дело прошлое, однако,  поэтому к вашим утверждениям  надо относиться  с осторожностью, как с нерасхождению камней в падении.

[Дробышев]

Вы сказали , что расстояние не изменится. Я посчитал необходимым поправить.

Прекрасно вас понимаю. Конечно же, для вас изменение длины или ширины личного земельного участка на 0,1 мм - это критически важный момент.

[Олег Владимирович Лавринович]

Прекрасно вас понимаю. Конечно же, для вас изменение длины или ширины личного земельного участка на 0,1 мм - это критически важный момент.

Не надо плодить новые сущности. Мой участок не модель астрофизической системы , пример  не уместен.  Ваши  падающие камни , ведь, не ради примера, а касаются, как бы, модели земля-луна-солнце и заканчиваются ржущим смайликом. Относительно вас , все законно и корректно.  Эти доли миллиметра или микрона,априори  не считал,но  они важны для камней в вашем примере, как модели астрофизической системы. Вопроса Макарова, вы, к сожалению,  не поняли.

[Олег Владимирович Лавринович]

Прекрасно вас понимаю

Не уверен. Но, может, не будем продолжать, если нет понимания? Сегодня , рождество и скоро новый год. Желательно беседовать в конструктивном ключе.