Проводник в магнитном поле, Представлен эксперимент по индуцированию тока в неподвижном одиночном Опции

Представлен эксперимент по индуцированию тока в неподвижном одиночном проводнике движущимися источниками постоянного магнитного поля. Показано, что форма возникающих импульсов демонстрирует взаимодействие эквивалентных токов источника магнитного поля непосредственно с проводником, а не магнитного поля в целом с проводящим контуром, как это принято сейчас считать по теории электромагнетизма.
С полным изложением материала можно ознакомиться в блоге.

Volnovik, внимательно ознакомился в блоге с изложением материала. Ибо тема близка.

Эксперимент наглядный. Осцилограмма приятная. Изложение материала внятное. Но вывод из формы осциллограммы оказался настолько неожиданным, что я даже картинку нарисовал с проводочком и летящим мимо него магнитиком:



Кружочки - это торец проводочка в пяти наиболее интересных точках
Прямоугольник - летящий слева направо магнитик
Штриховые линии - линии магнитного поля

Летит себе магнитик и индуцирует своим магнитным полем в проводочке Вашу симпатичную и вполне предсказуемую осциллограмму:



Какие новые выводы можно сделать из приведенного эксперимента?
Да ровно никаких. Хоть убейте))

Какие новые выводы можно сделать из приведенного эксперимента?
Да ровно никаких. Хоть убейте))

Убивать я Вас не буду... Тем более, что вопрос закономерный и интересный. Понятно, что я эту схему анализировал, прежде чем выдвигать свою.
Не могли бы Вы ответить на пару вопросов по этой схеме?
1. Из схемы следует, что напряжённость магнитного поля во 2-м и 4-м положении проводника изменяется на противоположную. А это как с точки зрения современных воздействий магнитного поля? В частности, из этой схемы следует и другое, что если сделать вокруг контура переменного магнита наружную и внутреннюю обмотки, как показано на рисунке в работе, на которую я ссылался,

то фазы индуктируемого тока будут различными. Данный опыт был проведен и описан. Нет там искомой разности фаз. Вот и вот...
2. Какими формулами Вы будете описывать Вашу схему?
Понимаете в чём дело, когда решение правильное найдено, оно кажется простым и очевидным и кажется, что все до того так и думали, если не копнуть вглубь. Тогда выясняется, что хотели так думать, но не состыковывалось. Стыковка и есть решение и в этом всё оно. Так и с законами Ньютона, Ома, Кирхгофа и т.д. было. Простота до безобразия. А вот надо же... Не было их и была мякина, а не расчётные модели. Как, помнится, реакция одного из форумчан на одном из форумов, когда я представил решения некоторых классов нелинейных волновых уравнений: "подумаешь, там заменил, там представил...". Да, когда конкретно заменил, конкретно представил, то вот оно. А замени, представь следующее... Это же так просто и очевидно...

Электричество- это тьма...
Но зато оно свет дает.
Не понять никак закон Ома,
Отчего и как ток течет.

Это из моей студенческой песни. Вот кажется, простое явление, используемое повсеместно в быту и на производстве. А ведь столько вопросов было при изучении, некоторые до сих пор без ответа. Ваш обсуждаемый здесь опыт давно уже на практике используется. Например, в перфораторах (были такие на заре вычислительной техники) магнитное поле от соленоида передавалось вращающимся железным язычком на катушку датчика синхронизации. В накопителях на магнитных дисках ИЗОТ-1370 тоже был подобный. Он давал синхроимтульс начала сектора записи. Был забавный случай. Поступил новый ИЗОТ, оказался не рабочий. Со съемного диска синхроимпульс не шел. А датчик исправный! Оказалось, что он намагничен неверно,- против магнитного поля магнита фиксации диска. Попробовал перемагнитить его обмоткой силового трансформатора через сгорающе-взрывающуюся полоску фольги. После нескольких попыток удалось попасть "в фазу", датчик заработал. Вообще, вращающееся магнитное поле в генераторах автомобилей используется. Там его формируют зазоры особой формы якоря, внутри которого обычный соленоид подмагничивания.
Ваш опыт с фазами обмоток воздушного трансформатора из той же серии. Признаюсь, я вообще не понимаю, как трансформатор работает. Рассчитать любой могу, и сделать своими руками. Но объясните, если все силовые магнитные линии через сердечник идут, что в проводе обмотки эдс наводит? И почему первичную обмотку первой мотают? Объяснение, что вектор Пойтинга наружу смотрит меня не особенно убеждают. А если обмотки раздельные, или сердечник кольцевой? И вообще, зачем для прохождения тока провода нужны? Оказывается, в коаксиальном кабеле энергия прет не по центральной медной жиле, а по полиэтиленовой изоляции. А тут на форуме вообще обсуждение на полном серьезе шло, существует ли реально ток смещения и создает ли он магнитное поле. Слава Богу, нашел прямые эксперименты, подтверждающие правоту Максвелла. Вот также как вы, ребята доказали, что с конденсатора через экраны можно энергию качать через магнитное поле тока смещения.
Далее, см. начало...

Вот кажется, простое явление, используемое повсеместно в быту и на производстве. А ведь столько вопросов было при изучении, некоторые до сих пор без ответа. Ваш обсуждаемый здесь опыт давно уже на практике используется.

То, что где-то на практике можно встретить подобное - не удивительно. Электричество тоже использовалось ещё жрецами Египта. И что из этого? Много они достигли своими горшочками со вставленными электродами? Хотя и здесь. Как Вы там написали?

магнитное поле от соленоида передавалось вращающимся железным язычком на катушку датчика синхронизации.

Разницу между катушкой и одиночным проводом не видим?
В свете этого, ответьте, плз, на безответный вопрос: какими формулами, законами Вы будете считать представленную экспериментальную схему? После этого можете ручками отмахивать, мол, всё известно.

...
То, что где-то на практике можно встретить подобное - не удивительно. Электричество тоже использовалось ещё жрецами Египта. И что из этого? Много они достигли своими горшочками со вставленными электродами?
Ответьте на безответный вопрос: какими формулами, законами Вы будете считать представленную экспериментальную схему? После этого можете ручками отмахивать, мол, всё известно.

Жрецы многого достигли,- они использовали гальванические элементы, принципиально ничем не отличающиеся от современных. Я всерьез подумываю о том, чтобы самому изготовить батарею из пластиковых бутылок по тому же принципу. Совсем не лишнее на случай отключения в садоводстве электричества. А как вы готовитесь встретить пушистого полярного зверька? Думаю, что аккумуляторы и бензиновые генераторы долго не протянут, да и солнечные и ветрогенераторы в условиях полярной ночи вряд ли помогут. А затопить печь и подлить водички в батарейки всегда можно.
Теперь, о форме получаемого вами импульса. Она зависит от формы магнитного поля в сочетании с вашим электродом. Короче, это и размеры магнитов, и их близость от проводника, и скорость нарастания/спада потока. Та формула, которую вы получили приближенным способом, есть не более чем приближение. Нас в ЛЭТИ учили выводить формулы для расчета полей конкретных конструкций, в том числе и СВЧ. В учебных целях это неплохо, но на практике все делается опытным путем, применяя знания о том, какие факторы и как влияют. Например, чтобы получить от синхродатчика очень короткий "игольчатый" сильный сигнал, надо датчик максимально приближать к вращающемуся ротору, риску/впадину на роторе сверлить малым диаметром, индуктивность датчика делать оптимальной. Вот и весь ответ. А в случае с вашими магнитами, их можно так подобрать, что на выходе хоть синусоида в 50Гц будет.
P.S. Разницу между катушкой и отдельным проводом вижу в числе витков. В отдельных изделиях она важна конструктивно, но не принцмпиально. Примеры- линейный двигатель, машины переменного тока с ротором типа "беличье колесо".

В учебных целях это неплохо, но на практике все делается опытным путем, применяя знания о том, какие факторы и как влияют.

Вот потому для Вас физика процессов и неясна. По поводу длинных линий мне тоже говорили, мол, достаточно опытным путём. Тогда пофиг физику и не стоит Вам лезть в эти дебри. Тем более мне рассказывать это. Я электрофизик и наверное знаю тоже кое-что... И тем более, что я работал с продольными ЭМ волнами в диапазоне СВЧ, создав установку до последней пайки своими руками, а Вы даже догадываться не можете что там и как...
А если одиночный провод отличается для Вас только числом витков, то укажите закон, по которому будет получено такое же соответствие формы импульса именно для одиночного провода, а не наваливайте кучу не относящегося к данному вопросу и данному эксперименту. То, что форма импульса зависит от параметров, я наверное лучше Вас знаю, считав схему.

С.Романов

И почему первичную обмотку первой мотают?

Исключительно для уменьшения расхода провода и снижения сопротивления. Первичная обмотка обычно содержит много витков и чем меньше диаметр намотки, тем меньше провода требуется и тем меньше его омическое сопротивление, тем меньше потери. Чем ближе намотка к сердечнику, тем меньше диаметр витка. На принцип работы трансфоматора расположение обмоток не принципиально.

На принцип работы трансфоматора расположение обмоток не принципиально.

В банальном трансформаторе может и нет, но в звуковике очень и очень... Там вообще нужно мотать не так, как принято, т.е. секционно. Но... ручками, ручками работайте, авось накулёмаете...

....
Не могли бы Вы ответить на пару вопросов по этой схеме?
...
1. Из схемы следует, что напряжённость магнитного поля во 2-м и 4-м положении проводника изменяется на противоположную. А это как с точки зрения современных воздействий магнитного поля?
....
2. Какими формулами Вы будете описывать Вашу схему?
....

по вопросам:

1. По выводу из схемы - да. Но сам вопрос, к сожалению, не понял.
2. Если Вы имеете в виду описание зависимости силы тока в проводе от изменения магнитного поля, то Вы наверняка лучше меня владеете этим предметом.

по вопросам:

1. По выводу из схемы - да. Но сам вопрос, к сожалению, не понял.
2. Если Вы имеете в виду описание зависимости силы тока в проводе от изменения магнитного поля, то Вы наверняка лучше меня владеете этим предметом.

Сразу по второму ответу, который задевает и первый. Существующие закономерности вообще неспособны находить эдс индукции в одиночном проводнике, поскольку оперируют или циркуляцией, или потоком магнитного поля. То, что представлено в блоге и в статье - это принципиально новый подход к пониманию самого магнитного поля. Схема же, которую Вы нарисовали, не соответствует существующему понятию индукции и под неё формул Вы не найдёте, да и не получите нужной формы импульса. Смотрите, в "отрицательных" областях поле изменяется монотонно с наклонного к проводнику до обратно наклонного к проводнику. А проводник неподвижен. Поле смещается. Само поле не может при этом возбудить ток в проводнике по закону Лоренца. Производная же, во-первых, образует циркуляцию по закону индукции Максвелла, а во-вторых, и главное, не даст нужной формы ни в центре, ни на краях импульса. Это легко понять, рассмотрев центральную часть, т.е. положение 3. До половины производная будет возрастать, пройдя максимум, к центру будет убывать и в центре обратится в ноль, а потом станет отрицательной по той же картине - возрастание, максимум, убывание. При выходе в положение 4 она будет отрицательной, потом будет сказываться влияние резкого изменение наклона поля. На перегибе поля снова ноль и опять отрицательное значение. Похоже на экспериментально зафиксированный импульс?
Первый же вопрос прост. Нет там в существующем формализме той картинки, которую Вы нарисовали. Уравнения её не видят. Только ферромагнитные опилки видят, да пальчиками профессора показывают и тут же забывают.

Volnovik для того, чтобы не обсуждать явление, стоя на зыбкой почве одного эксперимента, предлагаю "отформатировать" магнитное поле, изменив схему конструкции.



Железки с магнитиками жестко закреплены на оси. Все это хозяйство бодро крутится. Проводник пересекают магнитные линии, пространственная конфигурация которых не вызывает ни кого сомнения.

Неужели здесь мы увидим какую-то удивительную осциллограмму? Нет конечно. Мы увидим банальность, полностью подтверждающую школьные учебники.

Отсюда короткая дискуссия:

- Чем отличается первый эксперимент от второго?
- Распределением поля в пространстве.
- И все??
- И все))

[Tempo]

Вообще, вращающееся магнитное поле в генераторах автомобилей используется. Там его формируют зазоры особой формы якоря, внутри которого обычный соленоид подмагничивания.

Чего, простите, "внутри якоря"?! Вы помните такие маленькие электромоторчики из игрушек? Ещё в советское время они в магазинах продавались. Да и сейчас есть.
Так вот автомобильный генератор - суть тот же моторчик, только используемый наоборот. Вместо постоянного слабенького магнита в том моторчике, в автомобильном генераторе находится в неподвижной части то, что называется "обмотка возбуждения". И вот это - суть соленоид. А не якорь. Обмотка возбуждения есть магнит, только не постоянный, а электромагнит. В присутствии его поля во вращающейся (да, секторальной, компактности ради) обмотке якоря, и наводится ЭДС. Обыкновенный постоянный ток, какой выдаст на клеммах и игрушечный моторчик, только у того ток будет много меньше.

Прошу прощения, не смог не прокомментировать. Хотя бы выражайтесь корректно... А то почитаешь - не генератор постоянного тока, а летающая тарелка какая-то...

Отсюда короткая дискуссия:

- Чем отличается первый эксперимент от второго?
- Распределением поля в пространстве.
- И все??
- И все))

Всё, да не всё. Вы думаете, что если сменили форму поля на бочкообразную, то втиснули в школьный учебник? Поторопились маленько.
Первый вопрос к Вашей короткой дискуссии? Само поле может действовать на неподвижный проводник без тока? Это по школьному учебнику, между прочим. Нет. Не может. Действует изменение поля. А что это такое? Правильно, производная. Отсюда следующий вопрос:
Второй вопрос. Где будет максимум бочкообразного поля? Правильно в центре, на оси магнита.
Третий вопрос? Что это означает? А то, что производная в максимуме равна нулю и Ваша осциллограмма должна выглядеть следующим образом:

Видимо, по школьному учебнику Вас это больше устроит, чем экспериментально обнаруживаемое... Зато по учебнику...
Да, совсем забыл. Если во всём теле проводника будут образовываться циркуляции по такому принципу:

У Вас конечно же возникнет ток в проводнике? Или нет?

Отсюда короткая дискуссия:

- Чем отличается первый эксперимент от второго?
- Распределением поля в пространстве.
- И все??
- И все))

Первый вопрос к Вашей короткой дискуссии? Само поле может действовать на неподвижный проводник без тока? Это по школьному учебнику, между прочим. Нет. Не может. Действует изменение поля. А что это такое? Правильно, производная. Отсюда следующий вопрос:
Второй вопрос. Где будет максимум бочкообразного поля? Правильно в центре, на оси магнита.
Третий вопрос? Что это означает? А то, что производная в максимуме равна нулю и Ваша осциллограмма должна выглядеть следующим образом:

Видимо, не наблюдение такой картинки означает, что кроме правила - эдс возникает когда "поле меняется", в учебнике присутствует второе правило - эдс благополучно возникает и когда "контур движется" и "изменения" поля во времени для этого не требуется? В данном случае движущийся контур - это движушийся магнит. И налицо суперпозиция обоих правил?
На униполярный генератор Фарадея второе правило не распространяется, этот генератор вращаемый за магнит эдс не создает. А, судя по схеме, у Вас некий частный случай небрежно собранного униполярного генератора при острой нехватке магнитов нужного размера.

Сообщение отредактировал a_brehm - 19.1.2014, 11:37

А, судя по схеме, у Вас некий частный случай небрежно собранного униполярного генератора при острой нехватке магнитов нужного размера.

Всё "брежно". Просто считать нужно не по книжкам. Там этого нет...

На униполярный генератор Фарадея второе правило не распространяется, этот генератор вращаемый за магнит эдс не создает.

Кстати, если Вы на своём "брежно" собранном униполярном генераторе зафиксируете диск, будете вращать по периметру диска магнит и сделаете с диска отвод с оси и с края (как обычно), то получите на осциллографе ту же самую картинку. Можете проверять...

Volnovik, для того, чтобы конкретизировать дискуссию, я, с Вашего позволения, вынужден задать закрытый вопрос. Правильно ли я понимаю, что этой осциллограммой Вы отразили процесс изменения тока в проводе под воздействием пролетающего мимо него магнита (одного из двух) в этой конструкции?

Volnovik, для того, чтобы конкретизировать дискуссию, я, с Вашего позволения, вынужден задать закрытый вопрос. Правильно ли я понимаю, что этой осциллограммой Вы отразили процесс изменения тока в проводе под воздействием пролетающего мимо него магнита (одного из двух) в этой конструкции?

Да, в рамках существующего формализма и без учёта того, что в одиночном контуре согласно этому же формализму вообще тока быть не может. Фактически, данная кривая просто отражает производную магнитного поля движущегося магнита, а не индуцируемый ток. Расчёты по моей методике дадут кривую индуцированного тока, похожую на приведенную в статье.

Volnovik, для того, чтобы конкретизировать дискуссию, я, с Вашего позволения, вынужден задать закрытый вопрос. Правильно ли я понимаю, что этой осциллограммой Вы отразили процесс изменения тока в проводе под воздействием пролетающего мимо него магнита (одного из двух) в этой конструкции?

Да, в рамках существующего формализма и без учёта того, что в одиночном контуре согласно этому же формализму вообще тока быть не может. Фактически, данная кривая просто отражает производную магнитного поля движущегося магнита, а не индуцируемый ток. Расчёты по моей методике дадут кривую индуцированного тока, похожую на приведенную в статье.

Ок. Понятно.
Давайте обратимся к наглядному пособию по электромагнитной индукции производства "Леннаучфильм" от 1978 года - http://www.youtube.com/watch?v=u3LbNGP6ZKM#t=286 (ссылка с привязкой ко времени 4:46). Обратите внимание, в видео проведены два опыта: в первом - провод туда-сюда относительно магнита, а во втором - магнит туда-сюда относительно провода.

Что мы видим? Изменение направления тока в неподвижном проводе является следствием изменения направления движения магнита. Причина - и следствие.

Согласны ли Вы с этим?

Что мы видим? Изменение направления тока в неподвижном проводе является следствием изменения направления движения магнита. Причина - и следствие.

Да, опыт почти такой же. Но, как я показал, за счёт производной от магнитной индукции Вы никогда не получите то, что демонстрировалось, в том числе и в этом фильме, не говоря уже о том, что циркуляция принципиально не может создать разность потенциалов на концах незамкнутого проводника при воздействии локального поля, что я Вам показал в предыдущем письме. Тут нужно разделять видимое и описание. Описание не соответствует наблюдениям.. Мы проводили и опыт с проверкой воздействия на контур. Опыт показал, что воздействие происходит не на контур, а на конкретный проводник.