Τα μυστικά του ηλεκτρομαγνητισμού

Δόγμα ηλεκτρομαγνητισμού επικριθεί για μεγάλο χρονικό διάστημαμιλώντας γι 'αυτόν: ακατανόητη, περίπλοκη, αντιφατική.

Πράγματι, υπάρχουν περίπου εκατό παράδοξα. Ωστόσο, η θεωρητική τους ανάλυση, για να μιλήσω, θεωρητικοποίηση, τελειοποίηση, παρά τη χρησιμότητα ενός τέτοιου μαθήματος, μερικές φορές ακόμα χτυπάει κάτι γραφείο, κερδοσκοπικό. Σε τέτοιες περιπτώσεις, κάποιος θέλει ακούσια να ρωτήσει: Υπάρχει κάτι νέο στην πράξη, σε πειράματα, που θα έπληττε ακόμη και τους πιο έμπειρους θεωρητικούς;

Πρέπει να πω ότι τα ασυνήθιστα πειράματα, που μπορούν να εξηγηθούν στο πλαίσιο της υπάρχουσας θεωρίας, μπορούν να υπολογιστούν με μια δωδεκάδα. Μεταξύ αυτών είναι εκείνοι που τελικά ανοίγουν το δρόμο για μια νέα ηλεκτροδυναμική - σαφής, απλή και λογική, χωρίς παράδοξα.

Ας μιλήσουμε και για τους δύο. Εξαιρετικά θεαματικοί "κινητήρες", στους οποίους μεταξύ των ηλεκτροδίων, όπου συνδέεται η υψηλή τάση, μια ποικιλία αντικειμένων περιστρέφονται φρεναρά. Ένας τέτοιος τροχός χτίστηκε από τον Franklin. Η αρχή της λειτουργίας της είναι πολύ απλή: τα φορτία, απωθημένα από τις δυνάμεις Coulomb, ρέουν από τα ηλεκτρόδια στο ρότορα.

Ένα πείραμα με μεταλλικό σωλήνα στο οποίο παρέχεται ρεύμα είναι περίεργο. Όπως γνωρίζετε, στην κοιλότητα οποιουδήποτε μεταλλικού αντικειμένου που βρίσκεται υπό τάση, δεν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο. Έτσι, εάν βάλετε ένα γειωμένο καλώδιο μέσα στο σωλήνα, η ηλεκτρική του ικανότητα θα αυξηθεί. Γιατί; Πώς ένας σωλήνας "παρατηρεί" ότι έχει ένα καλώδιο μέσα; Αποδεικνύεται ότι η ουρά του, εκείνη που ενώνει τη γη, εισέρχεται στο ηλεκτρικό εξωτερικό πεδίο και, όπως μια αντλία, αντλεί τα αναγκαία φορτία στο σύρμα.

Δεν υπάρχει "νέα" φυσική σε αυτά τα φαινόμενα. Πολύ περισσότερα αποθέματα για την κατασκευή του είναι γεμάτα με ένα μαγνητικό πεδίο. Κάποτε γράφτηκε αρκετά για τα έργα του R. Sigalov. Οι φυσικοί της Ferghana κατάφεραν να εντοπίσουν τη συμπεριφορά των "γωνιών" με ρεύματα.

Δύο αγωγοί που σχηματίζουν μια γωνία μπορούν να μετακινήσουν τη δομή, να το κάνουν μόνοι τους. Φαινόταν ότι ένα νέο φαινόμενο ήταν εμφανές, αλλά μετά από προσεκτική εξέταση αποδείχθηκε ότι οι γνωστές δυνάμεις του Lorentz εργάζονται εδώ και ότι όλα εξηγούνται από γνωστούς νόμους. Και αν και οι επιστήμονες δεν βρήκαν φυσική καινοτομία εδώ, παρ 'όλα αυτά κατόρθωσαν να βρουν πολλά εκπληκτικά σχέδια, τα οποία μέχρι τώρα ήταν άγνωστα στην τεχνολογία.

Η κατάσταση με τα μαγνητικά στηρίγματα είναι πιο ενδιαφέρουσα. Εάν οι ίδιοι πόλοι δύο μόνιμων μαγνητών στρέφονται μεταξύ τους, τότε δεν θα υπάρχει μαγνητικό πεδίο στο κενό - αυτό προκύπτει από ένα μάθημα στοιχειώδους εκπαίδευσης στη φυσική. Αλλά εάν ένας αγωγός τοποθετηθεί σε αυτό το κενό, και οι πόλοι είναι ελαφρώς μετατοπισμένοι, ένα ρεύμα θα εμφανιστεί στον αγωγό. (Συνέντευξη, λόγω του τι;

Αυτό το παράδοξο ανακαλύφθηκε από τον Buly το 1935. Η εξήγησή του είναι ότι: τα ηλεκτρικά πεδία μπορούν πάντα να προστεθούν, αλλά μαγνητικά - μόνο εάν οι πηγές τους (μαγνήτες, ηλεκτρομαγνήτες) βασίζονται σε μια κοινή πλατφόρμα. Η υπέρθεση των μαγνητικών πεδίων, δηλαδή, η υπέρθεση τους, δεν είναι πάντοτε δυνατή. Αυτό το συμπέρασμα είναι εξαιρετικά σημαντικό για την επιστήμη και την τεχνολογία - τελικά, μερικές φορές θεωρητικό άθροισμα στην πράξη οδηγεί σε λανθασμένα αποτελέσματα. Είναι εκπληκτικό, παρεμπιπτόντως, ότι αυτό δεν έχει ακόμη επικυρωθεί από βιβλία και εγχειρίδια αναφοράς.

Η εμπειρία του Grano είναι ενδιαφέρουσα. Εάν στον υδράργυρο, μέσω του οποίου διέρχεται το ρεύμα, πετάξτε ένα καρφί, χάλκινες σφήνες. πριονίδι, τότε θα βυθιστούν σε υγρό μέταλλο και θα αρχίσουν να κινούνται προς την κατεύθυνση που βλέπει το αμβλύ άκρο. Και εδώ οι ίδιες οι δυνάμεις του Lorentz φαίνεται να δουλεύουν.

Από τις κωνικές επιφάνειες των αιχμηρών άκρων της τρέχουσας εξόδου νήματος (ή εισάγεται) κάθετα προς αυτές τις επιφάνειες. Στο μαγνητικό πεδίο του ρεύματος που ρέει στον υδράργυρο εφαρμόζεται μια δύναμη σε αυτά τα νημάτια κάθετα προς την κατεύθυνση της ροής του. αυτό είναι το πώς η σφήνα ωθείται προς τα έξω. Έτσι ο Τόμ Σάουερ πυροβόλησε τα οστά κερασιών, πιέζοντας τα με τα δάχτυλά του.

Το παράδοξο του Grano.Ένας κύλινδρος χαλκού που τοποθετείται σε υδράργυρο με ένα ρεύμα που διέρχεται από αυτό αρχίζει να προχωράει μπροστά με αυτή την ακραία επιφάνεια, η περιοχή της οποίας είναι μεγαλύτερη.

Τέλος, δύο ακόμα ασυνήθιστα πειράματα. Και είναι, κατά τη γνώμη μας, που μας επιτρέπουν να μιλάμε για μια νέα προσέγγιση. Αυτό αναφέρεται στο έργο του φυσικού του Tomsk G. Nikolaev, το οποίο προκάλεσε μια αίσθηση στην ηλεκτροδυναμική. Μετά από πολλά χρόνια θεωρητικής έρευνας, ο Νικολάεφ κατέληξε στο συμπέρασμα ότι, εκτός από τα γνωστά, θα πρέπει να υπάρχει ένα άλλο, άγνωστο δεύτερο μαγνητικό πεδίο και να χτιστεί πολλά μοντέλα στα οποία σαφώς έδειξε πώς εκδηλώνεται αυτό το δεύτερο πεδίο.

Εδώ είναι μια από τις περιγραφές μιας "απλής" εμπειρίας. Μια πλωτή γέφυρα από ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό τοποθετείται στα λουτρά με ηλεκτρολύτη. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα περνάει από το κύκλωμα "μπάνιο - γέφυρα - μπάνιο". Παράλληλα με τη γέφυρα, ένας άλλος αγωγός τοποθετείται - ένα λεωφορείο, κατά μήκος του οποίου ρέει και το ρεύμα, μόνο πολύ μεγαλύτερο. Έτσι, μόλις το λεωφορείο συνδεθεί με μια πηγή ρεύματος, η γέφυρα αρχίζει να επιπλέει. Αν τα ρεύματα είναι μονής κατεύθυνσης, τότε έλκονται, έτσι η γέφυρα ανεβαίνει ακριβώς κάτω από το λεωφορείο και παράλληλα με αυτό. Αλλά όχι μόνο αυτό, η γέφυρα κινείται επίσης κατά μήκος του ελαστικού, σταματώντας ακριβώς κάτω από τη μέση του.

Γιατί είναι η κεντρική γέφυρα; Υπάρχει κάτι που πρέπει να σκεφτούμε. Ο ίδιος ο συγγραφέας του πειράματος ισχυρίζεται - με τα λόγια του υπάρχει ένας λόγος - ότι όχι μόνο η εγκάρσια δύναμη Lorentz που κατευθύνεται από το ελαστικό, αλλά και η διαμήκης δύναμη, που προηγουμένως δεν είδα κανείς, ενεργεί στον πλωτό αγωγό.

Αν το αποκαλείτε "η δύναμη του Νικολάεφ", τότε οι Φιλανδοί των Ολλανδών και του Tomsk συνολικά εγγυώνται ότι δεν υπάρχουν "πλευρικές" δυνάμεις με τις οποίες είναι. για δύο αιώνες, οι φυσικοί έχουν βασανιστεί, καθόλου. Δύο ρεύματα ενεργούν μεταξύ τους από τις κεντρικές δυνάμεις που κατευθύνονται ακριβώς κατά μήκος της ακτίνας μεταξύ τους.

Δεν είδαν τη δύναμη του Νικολάεφ μόνο από αμέλεια, αλλά και επειδή αποδείχτηκε περιττή στην "τελική" θεωρητική περιγραφή. Αν πρέπει να σκεφτείτε εμπειρίες του Νικολάεφ, τότε καταλήγετε στο συμπέρασμα ότι δύο "κομμάτια" ρεύματος αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως δύο χρεώσεις: σε ευθεία γραμμή.

Φαίνεται ότι η εμπειρία του Νικολάεφ μπορεί να είναι η αποφασιστική εμπειρία που θα ανοίξει το φράγμα για μια νέα, πολύ απλούστερη, πραγματική ηλεκτροδυναμική. Ωστόσο, αυτό θα απαιτήσει άλλα πειράματα.

Είναι περίεργο ότι το 1935 οι φυσικοί διαπίστωσαν πως ένα υπεραγωγικό δείγμα αποκρούει ένα «ξένο» μαγνητικό πεδίο (το φαινόμενο Meissner). Όλοι γνώριζαν ότι το ΗΜΓ προκλήθηκε μόνο από ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, αλλά εδώ είναι σταθερό. Έτσι, είπε ο Φ. Λονδίνο, το ίδιο το μαγνητικό πεδίο δίνει δύναμη.

Επίδειξη εφέ Meissner

Δεν κατανόησαν τη φύση αυτών των δυνάμεων, ωστόσο οι μηχανικοί τους εκμεταλλεύτηκαν. Έτσι, το 1975, οι ηλεκτρολόγοι της Μόσχας κατάφεραν να μεταφέρουν ένα ρεύμα διπλάσιο από το συνηθισμένο μέσω ενός υπεραγώγιμου σωλήνα, δημιουργώντας ένα ειδικό μαγνητικό πεδίο στην περιοχή εργασίας.

Παρ 'όλα αυτά, το μυστήριο του αποτελέσματος του Meissner υποσχέθηκε πάρα πολύ. Μετά από όλα, την εμφάνιση ρεύμα σε υπεραγωγό είναι δυνατή μόνο όταν εμφανίζεται μια δύναμη, που σημαίνει ότι η δύναμη δεν δημιουργείται από αυξήσεις του μαγνητικού πεδίου, όπως υπαγορεύονται από τις εξισώσεις του Maxwell, αλλά από το ίδιο το πεδίο. Η ηλεκτροδυναμική θα πρέπει να επισκευαστεί, αυτό είναι αναπόφευκτο, διότι θα πρέπει να γίνει μια κοινή θεωρία που συνδυάζει τις πιο ποικίλες πτυχές της πραγματικής πραγματικότητας ηλεκτρολόγων μηχανικών. Πράγματι, σε ορισμένες περιπτώσεις, ιδίως για τους υπεραγωγούς, σταμάτησε να λειτουργεί.

Αλλά πώς να συνδέσετε άμεσα το ίδιο το μαγνητικό πεδίο και τις δυνάμεις που παράγει; Μόλις έγινε αποδεκτή αυτή η ασυνήθιστη διατύπωση της ερώτησης, προσδιορίστηκαν αμέσως διάφοροι τρόποι επίλυσής της. Εδώ είναι μια ειδική, μακρά χρησιμοποιούμενη συνάρτηση του δυναμικού του φορέα, των ρευμάτων μεροληψίας και της ενέργειας του μαγνητικού πεδίου.

Το πρόβλημα του διαμήκους ρεύματος και του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται από αυτό σε μαγνητοστατικές διεργασίες έχει ωριμάσει τόσο πολύ ώστε έχουν εμφανιστεί ακόμη και δημοφιλείς παραφράσεις γι 'αυτό (Okolotin V. A supertask για υπεραγωγούς Nauka, 1983, σελ. 115-121).

Φαίνεται ότι αυτό το πεδίο έχει ήδη ανακαλυφθεί και αρχίζει να εργάζεται σε εφευρέσεις.Η εμφάνιση της τέταρτης ηλεκτρικής ενέργειας θα ενισχύσει την ηλεκτροτεχνία περίπου κατά το ένα τρίτο. Ίσως κάτι άλλο να είναι ακόμα πιο σημαντικό: η νίκη μιας δημιουργικής στάσης απέναντι στις επιχειρήσεις. Αποδείχθηκε ότι ήταν σωστός όσοι πίστευαν στα αποθέματα ηλεκτρομαγνητισμού, προσπαθώντας να τα βάλουν στην υπηρεσία των ανθρώπων.

Αναρωτιέμαι πόσο κρύβεται το άγνωστο σε άλλα τμήματα της φυσικής; Ίσως ο επόμενος θησαυρός να κρύβεται στη μηχανική, στο τμήμα της αδράνειας. Περιμένετε και δείτε.

Vladimir Okolotin

Σύμφωνα με τα υλικά του περιοδικού "Technology of Youth"

Δείτε επίσης: Minato Magnetic Motor