Elektromagnetismens hemligheter

Läran om elektromagnetism kritiserades under lång tidtalar om honom: obegriplig, komplex, motsägelsefulla.

Det finns verkligen cirka hundra paradoxer i det. Men deras teoretiska analys, så att säga, teoretisering, förfining, trots användbarheten av en sådan lektion, ibland lugnar fortfarande något skåp, spekulativt. I sådana fall vill man ofrivilligt fråga: finns det något nytt i praktiken, i experiment, som till och med skulle förvåna de mest erfarna teoretikerna?

Jag måste säga att ovanliga experiment, ändå förklarbara inom ramen för den befintliga läran, kan räknas med ett dussin. Bland dem finns det de som äntligen öppnar vägen för en ny elektrodynamik - tydlig, enkel och logisk, utan paradoxer.

Låt oss prata om båda. Extremt spektakulära utseende "motorer" där mellan elektroderna, där högspänningen är ansluten, en rad olika objekt roterar uppriktigt. Ett sådant hjul byggdes av Franklin. Principen för dess drift är mycket enkel: laddningar, avvisade av Coulomb-krafter, flyter från elektroderna till rotorn.

Ett experiment med ett metallrör till vilket ström tillförs är nyfiken. Som ni vet finns det inget elektriskt fält i kaviteten i alla metallföremål som är under spänning. Så om du sätter en jordad tråd inuti röret kommer dess elektriska kapacitet att öka. Varför? Hur märker ett rör att den har en tråd inuti? Det visar sig att hans svans, den som går samman med jorden, kommer in i det elektriska yttre fältet och drar, som en pump, de nödvändiga laddningarna i tråden.

Det finns ingen "ny" fysik i dessa fenomen. Mycket fler reserver för dess konstruktion är full av magnetfält. Vid en tidpunkt skrev jag en hel del om R. Sigalovs verk. Ferghana-fysikerna lyckades spåra beteendet hos "hörnen" med strömmar.

Två ledare som bildar en vinkel kan flytta strukturen och göra det på egen hand. Det verkade som om ett nytt fenomen var uppenbart, men efter noggrann undersökning visade det sig att de välkända Lorentz-krafterna arbetar här och att allt förklaras av välkända lagar. Och även om forskare inte hittade fysisk nyhet här lyckades de ändå komma med flera fantastiska mönster, tidigare kända inom teknik.

Situationen med magnetiska stöd är mer intressant. Om samma poler med två permanentmagneter vänds mot varandra, kommer det inte att finnas något magnetfält i gapet - detta följer av en grundskola i fysik. Men om en ledare placeras i detta mellanrum och polerna förskjuts något, kommer en ström att visas i ledaren. (Intervjuat, på grund av vad?

Denna paradox upptäcktes av Buly 1935. Förklaringen är denna: elektriska fält kan alltid läggas till, men magnetiska - bara om deras källor (magneter, elektromagneter) är baserade på en gemensam plattform. Superpositionen av magnetfält, det vill säga deras superposition, är inte alltid möjlig. Denna slutsats är oerhört viktig för vetenskap och teknik - trots allt leder ibland teoretisk sammanfattning i praktiken till felaktiga resultat. Det är förresten överraskande att detta ännu inte har legaliserats av referensböcker och läroböcker.

Upplevelsen av Grano är intressant. Om på kvicksilver, genom vilket ström passerar, kasta en spik, koppar kilar. sågspån, då kommer de att fördjupa sig i flytande metall och börja röra sig i den riktning där den trubbiga änden ser ut. Och här verkar samma Lorentz-krafter fungera.

Från de koniska ytorna på de spetsiga ändarna av den nuvarande filamentutgången (eller ingången) vinkelrätt mot dessa ytor. I magnetfältet för strömmen som flyter i kvicksilver appliceras en kraft på dessa trådar vinkelrätt mot dess flödesriktning; så skjuts kilen ut. Så Tom Sawyer sköt körsbärsben och pressade dem med fingrarna.

Grano's paradox.En kopparcylinder placerad i kvicksilver med en ström som passeras genom den börjar röra sig framåt med den ändytan, vars område är större.

Slutligen ytterligare två ovanliga experiment. Och det är de enligt vår åsikt som gör det möjligt att prata om en ny strategi. Detta hänvisar till Tomsk-fysikern G. Nikolajevs arbete, som orsakade en sensation inom elektrodynamiken. Efter många års teoretisk forskning kom Nikolaev till slutsatsen att det förutom det välkända borde finnas ett annat, okänt andra magnetfält och byggde många modeller som han tydligt visade hur detta andra fält manifesterar sig.

Här är en av beskrivningarna av en "enkel" upplevelse. En flytande bro tillverkad av elektriskt ledande material placeras i baden med elektrolyt. En elektrisk ström leds genom kretsen "bad - bro - bad". Parallellt med bron är en annan ledare placerad - en buss, längs vilken ström också flyter, bara mycket större. Så snart bussen är ansluten till en aktuell källa börjar bron flyta. Om strömmarna är enkelriktade, dras de till, så bron stiger exakt under bussen och parallellt med den. Men inte bara det, bron flyttar sig också längs däcket och stannar exakt under dess mitt.

Varför är bron centrerad? Det finns något att tänka på. Författaren till experimentet hävdar själv - med sina ord finns det en anledning - att inte bara den tvärgående Lorentz-kraften som riktas från däcket, utan också den längsgående kraften, som tidigare inte har sett någon, verkar på den flytande ledaren.

Om du kallar det "styrkan hos Nikolaev", garanterar de holländska och Tomsk-fysikerna totalt att det inte finns några "sidokräfter" som de är med. i två århundraden har fysiker plågas, inte alls. Två strömmar verkar på varandra av centrala krafter riktade exakt längs radien mellan dem.

De märkte inte styrkan hos Nikolaev endast av försumlighet, utan också för att det visade sig vara överflödigt i den "färdiga" teoretiska beskrivningen. Om du behöver reflektera över erfarenheter av Nikolaev, då kommer du till slutsatsen att två "bitar" av ström påverkar varandra på exakt samma sätt som två laddningar: i en rak linje.

Det verkar som om Nikolaevs upplevelse mycket väl kan vara den avgörande upplevelsen som kommer att öppna barriären för en ny, mycket enklare, sann elektrodynamik. Detta kommer emellertid att kräva andra experiment.

Det är underligt att redan 1935 märkte fysiker hur ett superledande prov avvisar ett "främmande" magnetfält (Meissner-effekten). Alla visste att EMF endast inducerades av ett växlande magnetfält, men här är det konstant. Så, säger F. London, magnetfältet i sig ger styrka.

Demonstration av Meissner-effekt

Ingen förståelse för krafternas karaktär, men tog ingen nytta av dem. Så 1975 lyckades Moskva-elektriker överföra en ström som är dubbelt så stor som vanligt genom ett superledande rör och skapade ett speciellt magnetfält i arbetsområdet.

Icke desto mindre lovade Meissner-effektens mysterium för mycket. Trots allt utseendet ström i en superledare det är bara möjligt när en kraft visas, vilket innebär att kraften skapas inte genom steg av magnetfältet, som dikterats av Maxwells ekvationer, utan av själva fältet. Elektrodynamik måste repareras, detta är oundvikligt, eftersom det borde bli en vanlig doktrin som kombinerar de mest olika aspekterna av verklig elektrisk verklighet. I vissa fall, särskilt för superledare, slutade det verkligen.

Men hur kan man direkt relatera till magnetfältet och krafterna som genereras av det? Så snart denna ovanliga formulering av frågan accepterades för åtgärder, identifierades omedelbart flera sätt att lösa den. Här är en speciell, länge använt funktion av vektorpotentialen, förspänningsströmmar och magnetfältenergi.

Problemet med den längsgående strömmen och det elektriska fältet som skapas av det i magnetostatiska processer har mognat så mycket att till och med populära parafraser har dykt upp om det (Okolotin V. En supertask för superledare. Nauka, 1983, s. 115-121).

Det verkar som om detta fält redan har upptäckts och börjar fungera i uppfinningar.Utseendet på den fjärde elkraften kommer att stärka elektrotekniken med cirka en tredjedel. Kanske är något annat ännu viktigare: segern av en kreativ inställning till ens verksamhet. Det visade sig vara rätt de som trodde på elektromagnetismens reserver och försökte ställa dem till tjänst för människor.

Jag undrar hur mycket det okända är gömt i andra delar av fysiken? Förmodligen är nästa skatt gömd i mekanik, i sektionen av tröghet. Vänta och se.

Vladimir Okolotin

Enligt materialet i tidskriften "Youth Technology"

Se även: Minato magnetmotor