Электромагнитная индукция. Знаем ли мы, что это такое?
Явление электромагнитной индукции, связанное с взаимодействием магнитных полей, и названое впоследствии законом электромагнитной индукции, было открыто М. Фарадеем в 1831г., после изучения им результатов исследований Г. Эрстеда и А. Ампера.
На практике это явление проявляется в том, что при воздействии определенным образом внешнего магнитного поля (ВМП) на микроструктуру проводников отдельного витка или катушки из нескольких витков, замкнутая электрическая цепь которых включает гальванометр, стрелка прибора отклоняется от нулевого положения, т.е. следуя принятой терминологии, в замкнутой цепи появляется ток.
В большинстве публикаций приводят ставшие уже классическими одни и те же опыты, подтверждающие явление электромагнитной индукции. Не будем и мы отступать от этой традиции, тем более, что эти опыты просто и наглядно демонстрируют это явление.
Рис. 1
Рассмотрим опыт, который может сделать каждый, имея под рукой катушку из медной проволоки и полосовой магнит. На полосовой магнит одевается круглая катушка из нескольких сотен витков (рис.1), соединенная с гальванометром. При быстром перемещении катушки относительно полосового магнита стрелка гальванометра отклоняется. То же самое происходит, если магнит быстро перемещать относительно катушки. При проведении этого опыта было замечено, что в процессе приближения полюса магнита к катушке или удалении от нее стрелка гальванометра отклонялась в разные стороны. По результатам этого опыта можно было судить о том, что при относительном движении магнита и катушки в последней возникает индукционный ток. Направление индукционного тока зависело от приближения полюса магнита к катушке или удалении от нее, т.е. увеличивалась или уменьшалась величина магнитного потока.
Рис. 2
Для того, чтобы проследить как изменялось направление индукционного тока, можно привести следующий опыт (Рис. 2). Катушка помещалась внутри длинного соленоида подключалась к гальванометру, а сам соленоид последовательно с регулируемым сопротивлением подключался к источнику тока. Напряжение и ток в цепи соленоида могли изменяться при замыкании и размыкании ключа, или при изменении сопротивления. При замыкании ключа ток в соленоиде усиливался, что свидетельствовало об усилении магнитного потока и о противоположном направлении, токов в катушках. В случае ослабления магнитного потока токи в обеих катушках имели одинаковое направление.
Опыт подтверждает, что когда причиной индукции является усиление магнитного потока, пронизывающего индукционный контур, то возникающий индуцированный ток направлен так, что он ослабляет первоначальный магнитный поток. Когда же индукция происходит вследствие ослабления магнитного потока, магнитное поле индуцированного тока внутренней катушки усиливает первоначальный магнитный поток.
В учебниках по физике направление индукционного тока определяется известным правилом Ленца. Правильно ли отражает физический смысл электромагнитной индукции это правило рассмотрим позднее. Приведенная выше информация тиражируется из одних учебников по физике в другие с небольшими изменениями, но ничего нового в прояснении физического смысла ЭМИ такая информация не дает.
Прошло много времени с тех пор как М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. На этом принципе разработано огромное количество разнообразного электрооборудования и приборов. М. Фарадей на основе явления электромагнитной индукции создал первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Он первым в мире создал электродвигатель из постоянного магнита и провода с током, который вращался вокруг магнита. Кроме того, М. Фарадей открыл законы электролиза в 1834 году.
Электрогенераторы, работа которых основана на принципе электромагнитной индукции, снабжают электроэнергией человечество, облегчая ему жизнь на Земле. Казалось бы, что все связанное с работой электрогенераторов за несколько веков изучено досконально, но изменилось ли наше представление об электромагнитной индукции в научном плане с тех пор? Да и зачем менять свое устоявшееся представление, когда это физическое явление имеет простое «понятное» объяснение? На обывательском (потребительском) уровне все очень просто, достаточно относительного перемещения ВМП индуктора и замкнутого контура-якоря и получай себе электроэнергию.
Информация, приведенная выше, была известна более 2-х веков назад и подтверждена официальной наукой, а также многочисленными опытными данными. Но как объясняет физический смысл электромагнитной индукции официальная наука, вы вряд ли найдете в современных публикациях, кроме констатации давно известных фактов.
И когда начинаешь задавать себе такие вопросы как: что происходит в якоре при воздействии на него ВМП индуктора, почему микроструктура проводников якоря реагирует только на движущееся (изменяющееся) магнитное поле индуктора и не реагирует на магнитное поле неподвижного магнита, каким образом электрическая лампочка на большом расстоянии от источника загорается почти одновременно с включением рубильника, находящегося рядом с электрогенератором, хотя скорость движения электрических зарядов по опытным данным (электролиз) составляет, примерно, 6мм в секунду,- то приходишь к выводу, что современная наука не дает обоснованный ответ на эти и другие вопросы.
Попробуем объяснить физический смысл электромагнитной индукции с точки зрения моей гипотезы о торможении микрочастиц (элементарных частиц на атомарном уровне) в ВМП индуктора и собственном магнитном поле (СМП), возникающем в микроструктуре проводников якоря и в остальной замкнутой электрической цепи на примере устройства электрогенератора.
С моей точки зрения, да и по своей сути, конструкция электрогенератора переменного тока представляет собой колебательный контур. Магнитное поле индуктора, которое является внешним магнитным полем по отношению к якорю, воздействует на микроструктуру проводников-витков якоря изменяющимся по определенному закону магнитным потоком. ВМП индуктора, в процессе его вращения относительно якоря, индуцирует в микроструктуре проводников якоря его собственное магнитное поле. СМП создается индуцированными микро источниками в микроструктуре проводников в виде сплошного «магнитного шнура» вдоль всей замкнутой цепи, включая якорь.
Вынужденные колебания от колебательного контура электрогенератора при взаимодействии ВМП и СМП с большой скоростью распространяются по всей замкнутой цепи и вызывают колебания «магнитного шнура» во всем объеме проводников. Эти колебания, вдоль всей замкнутой цепи, представляют собой непрерывный волновой процесс, в котором амплитуда волн изменяется в соответствии с изменением величины магнитного потока ВМП по закону изменения синуса от минимума до максимума, а затем от максимума до минимума.
В процессе колебаний СМП в замкнутой цепи происходит торможение микро источников в микроструктуре проводников. Под торможением в данном случае подразумевается смещение микро источников, излучающих микро магнитные силовые линии (МСЛ). При этом происходит суммарное, направленное образование микро энергии во всем объеме проводников электрической цепи. Микро источники колеблются вместе с колебаниями СМП, смещаясь от своего равновесного (стационарного) энергетического состояния по закону синусоиды.
Известна высокая проникающая способность магнитного поля. Его МСЛ буквально пронизывают микроструктуру проводника. В предыдущих статьях говорилось о том, что магнитное поле — это набор микро МСЛ — микро магнитных волн с микро источниками в микроструктуре проводника, которые взаимодействуя друг с другом образуют МСЛ магнитного поля (пример, постоянный магнит). Заметим, что СМП не могло бы возникнуть в процессе воздействия ВМП на микроструктуру проводников якоря, если бы у микро частиц в микроструктуре проводников не было бы микро МСЛ (микро магнитного поля), а, следовательно, не было бы и взаимодействия магнитных полей, т.е. их взаимного притяжения или отталкивания.
Микро МСЛ ВМП взаимодействуют с микро МСЛ микро источников СМП в микроструктуре проводников на атомарном уровне. Но в случае не работающего электрогенератора мы не наблюдаем СМП ни в проводниках якоря, ни в остальной замкнутой электрической цепи. Следовательно, при взаимном относительном движении внешнего магнитного поля индуктора и проводников якоря определенным образом (закон синуса), ВМП индуктора активирует микроструктуру якоря, в проводниках которого и далее во всей замкнутой цепи возникает СМП. Это значит, что в микроструктуре проводников электрической цепи есть микро источники, способные излучать микро МСЛ – микро магнитные волны, при воздействии на эти источники ВМП индуктора.
Вращение якоря в ВМП индуктора или индуктора относительно якоря с определенной механической силой говорит о том, что в микроструктуре проводников якоря возникает достаточно сильное СМП, препятствующее вращению якоря при взаимодействии с ВМП индуктора. Усилие, с которым приходится вращать якорь в поле ВМП индуктора, говорит также о достаточно сильной связи СМП с решеткой микроструктуры проводников.
Итак, в результате электромагнитной индукции при совершении колебательного процесса, который начинается в электрогенераторе и распространяется по всей остальной замкнутой цепи на атомарном уровне, в микроструктуре проводников происходят одновременно два процесса. Формирование СМП во внешнем магнитном поле индуктора с одновременным распространением СМП по всей замкнутой электрической цепи и процесс торможения микро источников микро МСЛ с образованием направленного излучения микро МСЛ.
На основании изложенного выше, физический смысл ЭМИ можно определить следующим образом: «Электромагнитная индукция – это свойство магнитного поля вызывать (индуцировать) определенным образом себе подобное поле в микроструктуре проводников замкнутой цепи и взаимодействовать с этим магнитным полем, которое в свою очередь воздействует на источники микро энергии в микроструктуре проводников».
Подчеркнем наиболее важные моменты настоящей статьи
1.В результате воздействия определенным образом внешнего магнитного поля на микроструктуру проводников замкнутого контура в последнем возникает собственное магнитное поле.
2.Собственное магнитное поле возникает в виде сплошного, цилиндрического «магнитного шнура» вдоль всей замкнутой электрической цепи.
3. Собственное магнитное поле также состоит из микро МСЛ, источники которых находятся в микроструктуре проводников и достаточно сильно связаны с микроструктурой проводников.
4.Электрогенератор переменного тока представляет собой колебательный контур.
5. Электромагнитная индукция является свойством магнитного поля вызывать себе подобное в микроструктуре проводников замкнутой цепи и взаимодействовать с этим полем.
<— Силы Лоренца Индукционный ток (часть 1) —>