Чем обусловлена униполярная индукция? Опции

Чем обусловлена униполярная индукция? Какими физическими явлениями? Кто может объяснить, только без привлечения глупостей теории относительности? На мой взгляд, униполярная индукция обусловлена сугубо механическими физическими явлениями, ну, разве что, с привлечением такого непонятого в физике явления, как заряд. И то потому, что разговор идёт об электрической ЭДС

Вопрос униполярной индукции не получил поддержки обсуждением, и совершенно напрасно. В ходе дискуссии на других форумах выявляются занятные вещи , появляются неудобные вопросы, вскрываются тиражируемые ошибки в популярных учебниках. Прошло почти 200 лет со дня открытия Фарадеем своего детища, прародителя всех электрических машин, но до сих пор теория этого самого простого генератора разработана не до конца. Сам Фарадей долго колебался, но , в конце концов, пришёл к выводу , что индукция обусловлена пересечением телом генератора магнитных силовых линий. То есть, сам генератор как бы состоит из набора радиальных проводников ,пересекающих собственное магнитное поле. С небольшими изменениями эта теория действует и до сих пор. Сам генератор Фарадея, я имею в виду осесимметричный магнитный цилиндр, выступает в трёх ипостасях - это и статор , и якорь и коллектор.
Для объяснения , принятого Фарадеем, требовалось , по умолчанию, принять, что магнитные силовые линии вне цилиндра как бы сцеплены с пространством. Хорошо об этом сказано в статье Родин А.Л. *Туман над магнитным полем*.
Для многих это является откровением и вызовет возмущение, но если вспомнить , что в любой электрической машине имеется статор и жёстко связанные с полюсами катушки, то вопрос неподвижности магнитного поля для этих конструкций отпадает сам собой.
А вот в отношении самого ген. Фарадея всё ещё продолжаются споры и ставятся эксперименты. Сама проблема так и называется -*Проблема вращающегося магполя* , либо *Проблема увлечения магполя*.
Несмотря на разъяснения самого Фарадея , с чем соглашаются большинство увлечённых проблемой униполярной индукции, находятся исследователи , имеющие противоположную точку зрения.
Вот, например, одна из последних найденных в Инете работ .Автор поставил опыты с измерительными конденсаторами. Вывод: магнитное поле не увлекается вращающимся магнитом.
В.И.Пискунов. Вращается ли магнитное поле вслед за вращающимся магнитом.
http://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/3428/1/10.pdf
О проблеме вращающегося или неподвижного магнитного поля генератора Фарадея спорят доктора наук.
Например, имеется хорошая работа с описанием опытов и приведёнными на рисунках замерами.
Л.Н. Смирных Парадоксы униполярной генерации. О проблеме увлечения магнитного поля вращающимся магнитом http://nkozyrev.ru/bd/081.php

Вообще, конечной целью обсуждения проблемы униполярной индукции является нахождение многовитковой конструкции униполярного генератора. Промышленность выпускает униполярные генераторы для целей электролиза, в основном. Они имеют неплохой КПД, но низкое напряжение, всего несколько вольт, зато большой ток. Ещё Николо Тесла бился над проблемой повышения напряжения, но смог только удвоить его применением сдвоенных дисков. В различных странах выпускались разного рода униполярные генераторы, но вопрос повышения напряжения решался только увеличением размеров. Смотрите книгу Суханова *Униполярные генераторы*.
Пожалуй, мне удалось найти вариант многовиткового униполярного генератора, чего не смог сделать сам Тесла. На форуме *За науку* в теме *Бесколлекторная машина постоянного тока* произощло обсуждение конструкции. http://www.forum.za-nauku.ru/index.php/topic,1696.0.html
А самой подробной работой по униполярной индукции является стостраничная работа Геннадия Ивченкова . В ней даны описания опытов со всеми замерами. В том числе опыты с ломаными магнитами, которые начинал ещё профессор Г.Николаев в его * Непротиворечивой электродинамике*.
Что касается теории униполярного генератора , естественно, следует сослаться на изложение академика Тамма в * Основах теории электричества*. И.Е. Тамм излагает теорию в ключе Фарадеево- Максвелловского подхода. Читая 112ю главу про униполярную индукцию, видишь, с каким трудом приходится применять автору общепринятую теорию. Недаром в конце изложения он добавляет, что , вообще-то, следует для объяснение ген. Фарадея применять Лоренцев подход.
Следует отметить один важный вывод, сделанный Таммом: поляризация вращающегося магнита , то есть , индуцирование ЭДС , происходит в теле самого магнита независимо от наличия внешнего контура. Вот это положение Тамма почему-то некоторыми оспаривается.
Кроме того, правда мелким шрифтом, добавляет , что , вообще-то, в большей степени работу генератора можно объяснить с релятивистской точки зрения. Вот это примечание метко прокомментировал профессор К.Б.Канн на своём сайте * Двуликая индукция*.
* История науки в XX веке изобилует примерами, когда, зайдя в тупик, «научная мысль» прибегала к услугам «палочки-выручалочки» — представлениям релятивизма. В 1929 году академик И. Е. Тамм, обсуждая принцип работы униполярного генератора, писал: «В движении силовых линий <магнитного поля — К. К.>, пересекающих неподвижный проводник … усматривалась причина возникновения в этом проводнике электродвижущих сил индукции. Нечего и говорить, что такая интерпретация не выдерживает никакой критики…» [7, §112]. Но если магнитное поле неподвижно, как возникает ЭДС в контуре? Объяснить работу униполярного генератора удалось лишь с помощью… представлений теории относительности. Такое объяснение уже тогда не встретило у специалистов ни восторга, ни понимания, ни согласия.*

Например, имеется хорошая работа с описанием опытов и приведёнными на рисунках замерами.
Л.Н. Смирных Парадоксы униполярной генерации. О проблеме увлечения магнитного поля вращающимся магнитом http://nkozyrev.ru/bd/081.php

Л.Н. Смирных ошибается, что "в отверстии магнитопровода магнитного поля нет". Увы, стальная трубка одетая на проводник никак не влияет на величину ЭДС возникающую в проводнике. Это замечено очень давно, поэтому в реальных электрических машинах обмотки статоров и роторов благополучно размещают в глубоких полузакрытых пазах на их поверхности. Поле в отверстии магнитопровода есть, хотя и ослабленное и степень его ослабления полностью компенсируется пропорциональным "увеличением" скорости пересечения проводника магнитными силовыми линиями. Это, типа, как смотреть в увеличительное стекло на движущуюся сетку линий - линии становятся реже, но смещаются в поле зрения на столько же быстрее.

В копилку, до чего не додумался Тесла, униполярный генератор с удвоенныи выходным напряжением:

пара проводящих дисков вращаются на общей оси вместе с встречно расположенными магнитами.

Кстати, то что магнитное поле не вращается видно здесь, например, смотреть с 1:52. Считается, что магнитное поле "вмерзает" в сверхпроводник, но это не мешает магниту вращатся:
Повадки цилиндрического магнита над сверхпроводящей керамикой

Сообщение отредактировал a_brehm - 10.2.2014, 8:58

Вообще, конечной целью обсуждения проблемы униполярной индукции является нахождение многовитковой конструкции униполярного генератора.
....

Смею утверждать, что конечной целью обсуждения проблемы униполярной индукции (равно, как и всех прочих "проблем" электродинамики) является выяснение причины силы Лоренца. Без понимания причины отклонения траектории заряда, движущегося в магнитном поле, бессмысленно обсуждать причину появления униполярной индукции.

Britanec

Без понимания причины отклонения траектории заряда, движущегося в магнитном поле, бессмысленно обсуждать причину появления униполярной индукции.

Это уже не физическая постановка вопроса. Физика занимается изучением явлений и выяснением их свойств, а выяснение причины существования явления - это философия или религия, но не наука. Над причиной гравитации думают уже лет 300, но результат нулевой, потому что бессмысленна постановка вопроса.

Britanec

Без понимания причины отклонения траектории заряда, движущегося в магнитном поле, бессмысленно обсуждать причину появления униполярной индукции.

Это уже не физическая постановка вопроса. Физика занимается изучением явлений и выяснением их свойств, а выяснение причины существования явления - это философия или религия, но не наука. Над причиной гравитации думают уже лет 300, но результат нулевой, потому что бессмысленна постановка вопроса.

Да как же не физическая, уважаемый?! Сила Лоренца - есть следствие сложной динамической комбинации электрических полей. Рассчитать эту комбинацию во времена ее открытия не было никакой возможности. Сейчас возможностей гораздо больше. И фактов накоплено предостаточно. Анализом фактов и расчетами я и занимаюсь последние месяцы. Считаю эту задачу выполнимой, ибо верю, что природа проста. Присоединяйтесь!))

Britanec

Сила Лоренца - есть следствие сложной динамической комбинации электрических полей.

Это исключительно ваша личная фантазия. Наука пока не подтверждает.

Britanec

Сила Лоренца - есть следствие сложной динамической комбинации электрических полей.

Это исключительно ваша личная фантазия. Наука пока не подтверждает.

Наука эти не занимается. Чувствуете разницу?

Britanec

Наука эти не занимается. Чувствуете разницу?

Это правильное замечание. Наука также не занимается проверкой эфирных теорий.

Britanec

Наука эти не занимается. Чувствуете разницу?

Это правильное замечание. Наука также не занимается проверкой эфирных теорий.

Ок! Судя по всему, останемся каждый при своем мнении. Это тоже результат дискуссии. Кстати, пользуясь случаем, хотелось бы узнать.. чем вы объясняете (в первую очередь - себе) направление силы Лоренца? У вас есть какое-нибудь мнение на этот счет?

Советую обратить внимание на ещё одни работы А.В. Гусева со товарищи о проблеме неподвижности вращающегося магнита.

А.В.Гусев В.А.Никитин А.Н.Сафонов. Экспериментальное исследование увлечения магнитного поля при вращении цилиндрически-симметричного магнита

http://www1.jinr.ru/Preprints/2009/159%28P13-2009-159%29.pdf

А.В.Гусев Электрическое поле намагниченного шара и униполярная индукция.

Для последней работы ссылки дать не могу, я когда-то скачал её, отпечатал, а сейчас в Инете найти для прочтения не могу. В ней Гусев говорит об ошибочности применения методики Максвелла для объяснения работы генератора Фарадея, поскольку магнитный поток не меняется.


Наглядно видимая парадоксальность униполярной индукции выражается следующей таблицей, в которой описаны различные комбинации из вращения и неподвижности частей установки, и восклицательным знаком отмечен результат, интуитивно не объяснимый — возникновение тока в неподвижной внешней цепи при одновременном вращении диска и закреплённого вместе с ним магнита.
магнит диск внешняя цепь есть ли напряжение?
неподвижен неподвижен неподвижен отсутствует
неподвижен вращается неподвижен Есть
неподвижен неподвижен вращается Есть
неподвижен вращается вращается не определено
вращается неподвижен неподвижен отсутствует
вращается вращается неподвижен Есть (!)
вращается неподвижен вращается Есть
вращается вращается вращается не определено
Действительно, с первого взгляда необъяснимо, когда диск вращается в одну сторону , а магнит может в любую сторону, тем не менее ЭДС на диске индуцируется. Но если принять концепцию неподвижного магнитного поля , сцепленного с пространством , то всё вполне становится объяснимым
Все обращают внимание на 8й пункт- когда вращаются все три детали генератора. Но выше мы показали, что вращение самого магнита можно не учитывать, в любом случае магнитное поле неподвижно. Теперь представим себе , что диск и внешний контур вращаются в одну сторону. В этом случае и на том и на этом индуцируется ЭДС одинакового направления. Следовательно, на токосъёме будет одинаковый потенциал, тока в цепи не будет. Если же диск вращается в одну сторону, а внешний контур в другую, то на выходе будет удвоенное напряжение. Такая ситуация подобна системе из двух дисков, с которыми экспериментировал Н.Тесла.

Britanec

Кстати, пользуясь случаем, хотелось бы узнать.. чем вы объясняете (в первую очередь - себе) направление силы Лоренца?

Вы имеете ввиду то, что сила перпендикулярна скорости? Кроме туманной ассоцации с вращением и вихревыми свойствами ЭМ поля - никаких идей. Принимаю как данность.

Достаточно простой эксперимент ?
http_title

Vanja Janežič[edit]
In 2002 Vanja Janežič performed a simple series of experiments that demonstrated the magnetic field around a spinning magnet to be stationary.[4] It is a well known fact that a conductive plate spinning in a magnetic field will produce eddy currents in the plate. Janežič suspended a conductive plate above a magnet on the same axis. The string was twisted to cause the plate to spin. As the plate spun, eddy currents developed in the plate causing the plate to deflect from the axis of the magnet. The next experiment involved spinning the magnet with the conductive plate suspended motionless above it. Janežič observed that in this setup, the plate was not deflected from the axis of the magnet. This finding indicates a lack of eddy currents in the conductive plate suggesting that the magnetic field around the spinning magnet remained stationary.

Vanja

Here I used the reality. We can never have a perfect disk with perfect roundness or a perfectly uniform magnetic field. And we can never put disk and magnetic filed perfectly in line of the same axis. This fact can be used in our new experiment. Let us do two more experiments.

Suspend the disk over the magnet on thin string, so that disk can be spinned over the magnet and that it can move of the vertical axis. Now spin the disk. It can be done by simply twisting the string. You will observe that after some time, disk tends to escape the magnetic field. It will start to spin around the magnet. Off the vertical axis. Reason for this is obvious. There are induced voltages in the disk. This produces eddy currents in the disk. The current as we know produces it's own magnetic field, that is just inverse of induced current. In perfect world with perfectly uniform magnetic field, conductor and mathematically exact position of both axes in the same line, all induced currents in the disk would be same. And they resultant of them would be null. Also the resultant of Biort Savart force between original on induced magnetic field would be null. Yet we live in imperfect world. So we can see by change in the position of rotating disk according to vertical axis the fact that voltage is indeed induced in the disk. As we would expect.
Now. For second experiment. Do not change anything. Make sure, disk is in its rest position and that it can spin and deflect form vertical axis freely. Now spin the magnet. If the magnetic field would spin on it's magnetic axis with the magnet, the same effect should be observed.
It is not so. The disk neither spins neither is deflected form vertical axis. And we have the same imperfection of elements and positions as before.

By this simple experiment I solved Faraday's riddle in December 2002. The magnetic field CANNOT BE ROTATED ON ITS POLAR AXIS.
I know many experiments were done on Faraday's paradox. Some even solved the problem. But none of these experiments were simple to perform and were not so conclusive as mine. And I do not know of anyone who did the same experiment as I did.

3:00 - 4:30 ?
http://www.youtube.com/watch?v=ZbfTgGEtzg0

Повтор.
С диском Фарадея почему-то мало кто догадавается сделать простые эксперименты.

1. Источник тока вращать вместе с диском.
Я размещал на диске мощные Ni-Cd батареи. Если токи текут по диску - вращения нет. Необходимо чтобы между частями, несущими ток существовало взаимное движение (частный и самый простой случай - внешний дисковый сегмент покоится, внутренний вращается).

2. Жидкий проводник.
Тенденция к движению хорошо прослеживается на примере жидкого проводника - электролита.
Есть эксперименты, где ток подводится желобком ртути, а вращается не диск, а тонкая проволочка, выполненная в виде радиуса. Это не должно смущать, это ничего не отменяет. Токи при этом все равно двигаются дифференциально, разница только в форме контакта - если ранее проволочка была снаружи, диск внутри, то сейчас диск (его роль выполняет желобок) снаружи, проволочка внутри. Ничего не поменялось - всё то же самое взаимное скольжение контакта.

3. Изучение реакции магнитного поля и магнита.
Без магнита не работает, но у магнита в то же время нет отдачи согласно III закону Ньютона. "Отдача" у униполярного мотора-диска - в контакт. (Замечу, что есть люди, которые думают что отдачи вообще нет, или она идет "в эфир") Кстати, именно из-за отдачи в контакт диск (или в простейшем случае шуруп) плохо стартует и сильно искрит. Проволочный контакт отталкивается назад.

Подсказка экспериментаторам: Не надейтесь питать подобный моторчик от блока питания, может ничего не получиться. У униполярного двигателя сопротивление даже не десятые, а сотые доли ома, и поэтому у большинства БП (если только у вас не сварочный аппарат постоянного тока) срабатывает защита или вся мощность рассеивается еще на подходе к двигателю. Для опытов с униполярным мотором нужен очень низкоомный источник тока - самое лучшее это параллельно соединенные NiCd аккумуляторы (1,25 в напряжения вполне хватает) и толстые провода, чтобы избежать потерь. Даже батарейки - не лучший вариант, у них внутреннее сопротивление все равно выше, чем у униполярного двигателя.

Britanec

Сила Лоренца - есть следствие сложной динамической комбинации электрических полей.

Это исключительно ваша личная фантазия. Наука пока не подтверждает.

Ну, как Вы можете расписываться за науку с такой глухотой? Приведен эксперимент, дан токовый расчёт на основе эквивалентных токов, показавший совпадение предполагаемого и наблюдаемого. А Вам невдомёк...Воистину, странны люди...

Ув. Граждане.О силе Лоренца нужно говорить особо , и споров там хватит на отдельную тему. Давайте выясним последовательно всё об униполярной индукции. Я бы продолжил о том, как она излагается в учебниках. Лет 40 назад я заинтересовался этой тематикой, и моей мечтой стало конструирование бесколлекторной машины постоянного тока. Практически единственным руководством была монография профессора Калашникова *Электричество*. Многие из присутствующих по ней учились. Недаром она выдержала уже 8 изданий, но никто не нашёл в ней ошибки в главе про Униполярную индукцию. Так вот, когда я , согласно Калашникову, сделал первую модель, она у меня не крутилась, только дёргалась. Там были и мои ошибки. Но сама теория была изложена не совсем правильно. Чем дольше я вчитывался в Калашникова, тем больше у меня росла уверенность в ошибках профессора. С появлением Интернета информация удесятерилась. Когда я выложил свои сомнения на dxdy в теме *Педантичный взгляд на электродинамику*, меня готовы были сжить со свету. Порядки на этом самом научном форуме Вы прекрасно знаете. Нашлись участники, которые решили доказать праведность учебника. Были размещены страницы учебника, проведены опыты с компасом, и выяснилась, что профессор в одном месте ошибся с постановкой плюсов –минусов на бесконечной магнитной ленте, в другом месте не показал полярность исходящего от генератора Фарадея тока, хотя все другие атрибуты (вращение и т.д.) были показаны. Даже сам Мунин вынужден был признать ошибки учебника, издающегося более 50 лет, а это не в его правилах. Причиной тому, как полагали участники обсуждения, было как раз релятивистское толкование принципа работы ген.Фарадея, данное Таммом мелким шрифтом. Профессор Калашников запутался в переменах систем отсчёта.
Заметьте, у самого Тамма было изложено довольно кратко. Профессору Калашникову, волей-неволей , пришлось объясняться с бесконечной намагниченной лентой, поскольку появились магнитофоны. Вот тут-то он и напутал с постановкой полярности тока.
Но это ещё не самое главное. Я пришёл к мысли, что академиком Таммом допущено принципиально неправильное толкование возможности поляризации при поперечном движении магнита. Но об этом в следующий раз.
А теперь Вашему вниманию * Педантичный взгляд на электродинамику*. Начинайте с 4й страницы, где даны рисунки из Калашникова.
http://dxdy.ru/topic38335-45.html Кстати, заметьте, что все активные участники обсуждения были забанены, даже небезызвестный Vallav.

Кстати, заметьте, что все активные участники обсуждения были забанены, даже небезызвестный Vallav.

Да Вы что? Он же у них в спецах-троллях по релятивизму ходил и из-за него меня забанили на Астрофоруме. Я слышал, что он увлёкся униполярной индукцией после наших работ по индукции в одиночном проводе, но чтобы и его хватила простуда.... Плохо дело у релятивистов... Плохо...

А по поводу униполяреи, Вы изучаете только теоретически или руками тоже? Если последнее, можно ли увидеть Ваши эксперименты где-то? Продолжаете ли Вы работу?

Britanec

Сила Лоренца - есть следствие сложной динамической комбинации электрических полей.

Это исключительно ваша личная фантазия. Наука пока не подтверждает.

Ну, как Вы можете расписываться за науку с такой глухотой? Приведен эксперимент, дан токовый расчёт на основе эквивалентных токов, показавший совпадение предполагаемого и наблюдаемого. А Вам невдомёк...Воистину, странны люди...

Вы правы. Посчитать силу Лоренца - проблем нет. Всё работает. Но это - инженерная задача. А мы с Telek-ом пытались обсудить причину возникновения силы. Согласитесь, даже если оставаться в терминологии "магнитное поле" и "движущийся заряд", то причина их взаимодействия остается загадкой.

Кстати.. бесплатная (а потому - проклятая) сила Лоренца никак не шьется с хорошо оплачиваемым (а потому - любимым) спином электрона. Может быть, поэтому, ее природой никто нынче не занимается? ХЗ..

Вы правы. Посчитать силу Лоренца - проблем нет. Всё работает. Но это - инженерная задача. А мы с Telek-ом пытались обсудить причину возникновения силы. Согласитесь, даже если оставаться в терминологии "магнитное поле" и "движущийся заряд", то причина их взаимодействия остается загадкой.

Кстати.. бесплатная (а потому - проклятая) сила Лоренца никак не шьется с хорошо оплачиваемым (а потому - любимым) спином электрона. Может быть, поэтому, ее природой никто нынче не занимается? ХЗ..

С чего взяли что бесплатная? Нет движения, нет силы.
Слагаемое E - присобаченная для удобства сила со стороны электрического поля. К феноменологии собственно силы Лоренца она не относится и представляет собой кулонову силу, включенную в формулу. Скорость на нее не влияет. Поэтому - нет движения, нет лоренцевой силы.