Как работает электродвигатель?

[Фёдор Менде]

Электродвигатель это одно из наиболее важных изобретений человечества. Я беседовал со многими специалистами по поводу того, как работает эта замечательная машина и никто мне так и не мог толком объяснить физику его работы. Этот вопрос обсуждался и в теме «Грамотность Федора Менде, так называемого д.т.н. FedorF»  http://bolshoyforum.com/forum/index.php?topic=62315.msg1188457#msg1188457 , которая показала низкий уровень физического образования моих оппонентов BETEP IIEPEMEH, Herodotus, homosapiens, CASTRO, Alexpo .
Для того чтобы понять физику работы двигателя постоянного тока,
начнём с ответа на вопрос о том, какая сила давит на проволоку с током, находящуюся в магнитном поле, и какие обстоятельства заставляют заряды, двигающиеся в ней совершать работу.  Если бы мы имели дело с зарядом, свободно движущемся в однородном магнитном поле, то такой заряд двигался бы по окружности, и сила, действующая на заряд, была бы всегда направлена нормально к направлению его движения и совершать работу не могла. При этом заряд, как уже сказано, будет двигаться по окружности с постоянной скоростью. Этот принцип движения распространяется и на неоднородное магнитное поле, с той лишь разницей, что в таком случае заряд будет двигаться не по круговой траектории. При таком движении центробежная сила, связанная с наличием у заряда массы и электрическая сила Лоренца уравновешены. Но в том то и дело, что проволока для заряда это то прокрустово ложе, которое не даёт ему возможности двигаться по свободной  траектории, а заставляет двигаться по прямой линии. Представьте себе ситуацию, когда  заряд, обязанный двигаться по криволинейной траектории, вдруг влетает в прямолинейную пустотелую трубку, которая начинает заставлять заряд двигаться  по прямой линии. Естественно, заряд, пытаясь двигаться по равновесной криволинейной траектории, начнёт давить на стенку трубки и сила реакции стенки трубки заменит центробежную силу, но сила Лоренца никуда не исчезнет, и заряд будет продолжать давить на внутреннюю поверхность трубки. Если трубка неподвижна и заряд, скользя по внутренней поверхности трубки, не испытывает трения, то он так и будет продолжать двигаться вдоль трубки с прежней скоростью, не совершая никакой работы. Но как только трубка поддастся давлению заряда и начнёт двигаться в направлении силы, с которой он давит на внутреннюю её поверхность, сразу же появится сила, направленная в сторону, противоположную направлению движения заряда. Эта сила начнёт замедлять заряд, тем самым, забирая у него энергию. Для того чтобы не допустить такого замедления, следует к заряду приложить  электрическое поле от внешнего источника, при помощи которого заряд будет восполнять свои потери энергии на совершение механического перемещения трубки. Для этих целей и служит источник питания электродвигателя, который вот таким хитрым способом превращает свою электрическую энергию в энергию механического движения трубки. 
Точно по такой схеме и работает любой электродвигатель с той лишь разницей, что вместо пустотелой  трубки используется проволочная рамка.

[Rudnik-vs]

Электромагнитный двигатель

Благодаря электромагнитному двигателю появилась реальная техническая возможность не топить орбитальную космическую станцию "Мир". Реальная скорость деградации материалов "Мира" оказалась значительно меньше расчетной. Специалисты из РКК "Энергия" смело могли продлить ресурс станции еще на 3—4 года Можно было заменить и электронику. Однако все эти доводы упирались в главное — в стране нет денег на регулярные "грузовики" с топливом.

Однако еще летом 2000 года в РКК "Энергия" был подан проект электромагнитного двигателя от конструктора Алексея Ланюка. Согласно его расчетам, движок способен создать силу тяги, которая компенсировала бы торможение станции из-за сопротивления атмосферы. Вскоре на рассмотрение пришел аналогичный проект от конструктора из НИИ электромеханики Рудольфа Бихмана и тоже затерялся где-то в столах чиновников от космонавтики.

Ланюк и Бихман предлагали двигатель, который создает тягу за счет преобразования электротока, получаемого с солнечных батарей космического корабля, в направленное магнитное поле. Такого двигателя еще не было ни в космосе, ни на земле, ни у нас, ни у американцев.

Как пишет в газете "Коммерсант" Иван Шварц: "Схема работы двигателя станет понятна каждому, кто способен вспомнить школьный курс физики. Вокруг Земли существует постоянное магнитное поле. В полном соответствии с теорией на изолированный разомкнутый проводник с током в магнитном поле действует сила (сила Ампера, направление которой определяется правилом левой руки) Но изолированных разомкнутых проводников в природе не существует. Существуют только замкнутые проводники (контуры), на половинки которых действуют взаимно уравновешивающие силы. Поэтому считается, что замкнутый проводник в магнитном поле не может создать линейной силы (тяги). Однако ситуация может измениться, если внести в эту схему некоторые важные изменения Во всяком случае, так считает изобретатель Бихман.

Основная идея изобретения состоит в следующем' чтобы создать нужную тягу, необходимо изолировать одну половинку замкнутого проводника (контура) от магнитного поля. В этом случае на одну часть проводника (неизолированную от магнитного поля Земли) будет действовать сила Ампера, а в изолированной от магнитного поля половине никакой силы не возникнет. Таким образом, одна из двух сил останется неуравновешенной — она-то и создаст тягу. Для создания тяги на спутнике достаточно разместить замкнутый проводник, одна половинка которого будет изолирована от магнитного поля Земли. Пропуская через проводник электрический ток, можно создать такую же силу (тягу), какую создают обычные ракетные двигатели Только если время работы обычного ракетного двигателя ограничено запасом топлива, то новый электрический двигатель может работать сколь угодно долго, была бы только электроэнергия и внешнее магнитное поле. Запас электроэнергии можно всегда пополнить от солнечных батарей, ну а уж бесплатного магнитного поля Земли на наш век хватит.

Еще в 1999 году Рудольфу Бихману удалось официально зарегистрировать свое изобретение. Революционная идея нового космического двигателя не вызвала большого энтузиазма у коллег. Напротив, вызвала большие сомнения, поскольку в учебниках написано, что замкнутый контур в магнитном поле силу создать не может. А раз так, то о каком двигателе можно говорить. Кроме того, смущает простота: моток проволоки, половина которого упрятана в непрозрачную для магнитного поля трубку. Почему, если все так просто, его не изобрели гораздо раньше, говорят скептики.

Недоверие коллег, однако, совсем не смущает Бихмана "Когда я первым сделал систему ориентации для спутников "Метеор" с использованием замкнутых контуров с током, — говорит он, — то все специалисты тоже говорили — ничего не выйдет. А сейчас это серийные двигатели, и они летают в космосе уже тридцать лет".

Для убеждения неверующих Рудольф Бихман соорудил демонстрационную установку. Эксперимент доказал его правоту "Действующую модель двигателя экспериментаторы подвесили на проволоке как маятник и замеряли амплитуду колебаний, — пишет Шварц. — Если амплитуда увеличивается, значит, двигатель создал тягу вдоль вектора скорости Если же амплитуда колебаний уменьшается, значит, двигатель создает тягу против скорости Эксперимент показал наличие тяги, которая к тому же изменялась при изменении направления тока. О чем и был составлен протокол.

В этом опыте двигатель с потребляемой мощностью 90 Ватт и массой Ю килограммов создавал силу около 5 граммов. Для сравнения: существующие отечественные электроракетные двигатели с тягой 15 граммов имеют массу 40 килограммов, потребляют мощность 450 Ватт и, главное, расходуют невосполнимый запас рабочего тела в темпе 70 миллиграммов в секунду Время непрерывной работы такого традиционного двигателя — всего несколько месяцев".





  

[комукак]

Электродвигатель это одно из наиболее важных изобретений человечества. Я беседовал со многими специалистами по поводу того, как работает эта замечательная машина и никто мне так и не мог толком объяснить физику его работы. Этот вопрос обсуждался и в теме «Грамотность Федора Менде, так называемого д.т.н. FedorF»  http://bolshoyforum.com/forum/index.php?topic=62315.msg1188457#msg1188457 , которая показала низкий уровень физического образования моих оппонентов BETEP IIEPEMEH, Herodotus, homosapiens, CASTRO, Alexpo .
Для того чтобы понять физику работы двигателя постоянного тока,
начнём с ответа на вопрос о том, какая сила давит на проволоку с током, находящуюся в магнитном поле, и какие обстоятельства заставляют заряды, двигающиеся в ней совершать работу.  Если бы мы имели дело с зарядом, свободно движущемся в однородном магнитном поле, то такой заряд двигался бы по окружности, и сила, действующая на заряд, была бы всегда направлена нормально к направлению его движения и совершать работу не могла. При этом заряд, как уже сказано, будет двигаться по окружности с постоянной скоростью. Этот принцип движения распространяется и на неоднородное магнитное поле, с той лишь разницей, что в таком случае заряд будет двигаться не по круговой траектории. При таком движении центробежная сила, связанная с наличием у заряда массы и электрическая сила Лоренца уравновешены. Но в том то и дело, что проволока для заряда это то прокрустово ложе, которое не даёт ему возможности двигаться по свободной  траектории, а заставляет двигаться по прямой линии. Представьте себе ситуацию, когда  заряд, обязанный двигаться по криволинейной траектории, вдруг влетает в прямолинейную пустотелую трубку, которая начинает заставлять заряд двигаться  по прямой линии. Естественно, заряд, пытаясь двигаться по равновесной криволинейной траектории, начнёт давить на стенку трубки и сила реакции стенки трубки заменит центробежную силу, но сила Лоренца никуда не исчезнет, и заряд будет продолжать давить на внутреннюю поверхность трубки. Если трубка неподвижна и заряд, скользя по внутренней поверхности трубки, не испытывает трения, то он так и будет продолжать двигаться вдоль трубки с прежней скоростью, не совершая никакой работы. Но как только трубка поддастся давлению заряда и начнёт двигаться в направлении силы, с которой он давит на внутреннюю её поверхность, сразу же появится сила, направленная в сторону, противоположную направлению движения заряда. Эта сила начнёт замедлять заряд, тем самым, забирая у него энергию. Для того чтобы не допустить такого замедления, следует к заряду приложить  электрическое поле от внешнего источника, при помощи которого заряд будет восполнять свои потери энергии на совершение механического перемещения трубки. Для этих целей и служит источник питания электродвигателя, который вот таким хитрым способом превращает свою электрическую энергию в энергию механического движения трубки. 
Точно по такой схеме и работает любой электродвигатель с той лишь разницей, что вместо пустотелой  трубки используется проволочная рамка.

Мдя......получается, что рамка для заряда  -  это как искусственный жёлоб для потока воды  -  логично.

[Фёдор Менде]

Мдя......получается, что рамка для заряда  -  это как искусственный жёлоб для потока воды  -  логично.

Совершенно верно, и коль по этому прокрустову ложе двигаются заряды, а не по свободной траектории, то они и выполняют работу. Но для этого их нужно заставлять двигаться с постоянной скоростью, именно заставлять, совершая внешнюю работу. И эту работу выполняет внешний генератор. Эту простую истину я никак не могу вдолбить оРтам и релятивистам.
В этой связи необходимо отметить, ту реакционную роль, которую в этом деле сыграло магнитное поле и как следствие постулат о магнитной силе Лоренца. Введение в обиход понятия магнитного поля является одной из величайшей ошибок физики. Но могли ли физики в те далёкие времена поступить по-другому? Вебер ведь настаивал на том, что силовые взаимодействия между токонесущими системами нужно искать в изменении свойств самого движущегося заряда. Но восторжествовала точка зрения Ампера. Слишком уж очевидным был опыт с железными опилками.  Но что же делали физики потом? Почему уже почти 200 лет мы находимся под влиянием этих опилок? Да потому, что физика одна из наиболее консервативных наук, а консервативна она потому, что здесь вертятся громадные деньги, доступ к которым хотят иметь многие. И те кланы, которые к этим деньгам дорвались, никак не хотят с ними распрощаться.
Но каждому здравомыслящему физику должно быть понятно, что магнитное поле это всего лишь математический приём, причём весьма ограниченный, ибо нельзя материальную субстанцию, которой релятивисты считают магнитное поле, угробить путём выбора системы отсчёта. Почему-то электрическое поле подобными манипуляциями удалить не удаётся. А не удаётся по той причине, что оно действительно материально и все так называемые магнитные поля это плод изменения свойств самого электрического поля за счёт движения зарядов, которые это поле несут. А посему скалярно-векторный потенциал, это путь материалистической физики, а не того физического мракобесия, кторое нам предлагают оРты релятивисты.

[slav]

Совершенно вернои все так называемые магнитные поля это плод изменения свойств самого электрического поля за счёт движения зарядов, которые это поле несут.\\\\

  И как же это поле назвать и что изменится при смене названия??

[Фёдор Менде]

 И как же это поле назвать и что изменится при смене названия??

Менять название не нужно. В некоторых случаях это понятие полезно. Но нужно знать природу этого поля и ни в коем случае не путать его с материальными полями. Если хотите,  нужно знать, что магнитное поле это некоторое метафизическое понятия типа флогистона. Ведь Карно считал флогистон физической реальностью.