Знаем ли мы, чем на самом деле являются «электрический ток» и «напряжение»? (Часть 1).
Просмотрев свою предыдущую статью [1,2], я поймал себя на мысли о том, что изложенный в статье материал нуждается в более подробном изложении. В статье утверждалось, что классическое представление о токе, как течении электрических зарядов вдоль цепи не соответствует реальности. То есть, в проводящей замкнутой цепи в процессе генерирования энергии с помощью электрогенераторов (ЭГ) постоянного или переменного тока, никакого течения каких-либо зарядов не существует. Значит и не существует такого понятия (термина) как ток или напряжение в их классическом представлении.
Но, одно дело поверхностно (голословно) заявить о том, что никакого течения, так называемых, электрических зарядов (электронов) в цепях ЭГ постоянного и переменного тока нет, а другое дело убедительно на конкретных примерах показать, что это действительно так. А такие термины, как ток и напряжение «несут» в себе искаженный физический смысл. Сначала попробуем разобраться что же такое напряжение и ток в классической физике и откуда пошли эти названия (термины).
Обобщая определения напряжения, приведенные в разных научных статьях, учебниках, Википедии кратко можно сказать, что все они сводятся, примерно, к одному следующему классическому определению: «Напряжение (или разность потенциалов) — это работа, затраченная на проталкивание, перемещение электрических зарядов (электронов) вдоль проводящей замкнутой цепи».
Но если, по моему утверждению, нет «течения тока», течения электрических зарядов в проводниках замкнутой цепи, значит нет работы по перемещению этих несуществующих электрических зарядов, значит нет и напряжения в проводниках замкнутой цепи в его классическом представлении, а есть, в этом случае, другой физический смысл терминов «тока» «напряжения».
По версии некоторых ученых физический смысл понятий тока и напряжения заключается в том, что в узлах металлической решетки проводников находятся катионы металла, между которыми, под действием электрических сил, перемещаются электроны, образуя так называемый «электронный газ». «Электронный газ» движется между узлами решетки, обеспечивая ее устойчивость.
При этом процесс распространения «электрической» энергии («течение тока») в классическом варианте часто сравнивают с течением жидкости в трубах, где работу по перемещению жидкости в трубах осуществляют с помощью насоса. Так вот работу насоса, в качестве аналога, авторы большинства публикаций сравнивают с напряжением, а количество зарядов (электронов), проходящих через поперечное сечение проводника за определенный промежуток времени сравнивают с расходом жидкости через поперечное сечение трубопровода и называют аналогом тока.
Еще одно сравнение, которое часто приводится в публикациях в качестве аналога для объяснения напряжения и тока, когда вода из напорной башни течет по трубам или шлангам. В этом случае объем воды, протекающий через поперечное сечение трубы за какой-то промежуток времени называют силой тока, а напряжение – это уровень воды в напорной башне. Если сопротивление течению жидкости в трубе, или шланге везде одинаково, то с увеличением напряжения увеличивается и сила тока.
И хотя это сравнение в обоих примерах не имеет ничего общего с реальностью, к удивлению, такое представление о токе и напряжении существует не только на протяжении нескольких веков, но и успешно используется, применяется на практике, до настоящего времени. Это один из тех случаев, когда некоторые направления в науке с ложной трактовкой физического смысла того, или иного природного, или искусственно созданного явления, могут существовать в академической науке длительное время.
В связи с этим, можно без преувеличения сказать, что по отдельным научным направлениям консерватизм в науке зашкаливает. И это не только мое мнение. В публикациях некоторых авторов и в моих публикациях, в частности, неоднократно подчеркивалось несоответствие многих терминов (понятий) процессам, явлениям, происходящим в природе. Ряд терминов, многие из которых относятся к многовековой давности, до сих пор продолжают использоваться академической наукой несмотря на их несоответствие реальному физическому смыслу. Одними из таких терминов являются электрический ток и электрическое напряжение.
Наверное, не так важно каким термином назвать то, или иное физическое явление, а важно то, какой физический смысл подразумевается под этим термином. Происхождение рассматриваемых в настоящей статье терминов связано с классическим представлением о токе, и его распространении в проводящих замкнутых цепях, как течения электрических зарядов (электронов). Ранее в моих публикациях [1,2] и других многих публикациях, было показано, что никакого течения каких бы то ни было зарядов в проводящих замкнутых цепях, называемых электрическими, нет. Но академическая наука с завидным упорством пытается объяснить несуществующее «течение тока», используя такие термины, как напряжение, разность потенциалов и другие термины, вкладывая в них искаженный физический смысл.
Так что же такое электрическое напряжение в классической физике и какой физический смысл вкладывается в этот термин, когда мы сталкиваемся с ним, изучая такую науку, как электротехника, или электродинамика. На мой взгляд, это надуманная учеными мифическая величина, не несущая в себе реальный физический смысл. То же самое относится и к разности потенциалов. Оба этих взаимно заменяющих термина (понятия) ученые придумали из-за неспособности (или от нежелания) объяснить реальные физические процессы, происходящие в электрических цепях. А слово электрическое, связанное с напряжением, зарядами, током и тому подобное, настолько укоренилась в сознании не только ученых, но и инженеров – практиков, что трудно обойтись без этих терминов даже в наше просвещенное время. Поэтому в настоящей статье я буду периодически использовать перечисленные выше термины, вкладывая в них альтернативный физический смысл.
Попробуем понять (представить себе) каким образом в классической физике появились такие термины, как «напряжение», или «разность потенциалов». Если внимательно прочитать раздел электростатики в учебниках по физике, например, в учебнике по физике под редакцией Лансберга, т.2 [3], то в процессах взаимодействия электростатических зарядов можно обнаружить много непонятного. Вспомним опыты в институтских кабинетах физики по исследованию взаимодействия электростатических зарядов.
Напомню коротко один из опытов с электроскопом. Наэлектризованная стеклянная палочка касается металлического стержня электроскопа, на конце которого закреплены две бумажные полоски из бумаги или алюминиевой фольги. Полоски на конце стержня расходятся практически мгновенно. Студента убеждают в том, что одноименные электрические заряды перешли на полоски электроскопа по металлическому стержню и полоски оттолкнулись друг от друга. Это было одним из основных доказательств того, что ток — это движение электростатических зарядов (электронов) вдоль проводящего проводника.
Но так ли это на самом деле? Длина металлического стержня электроскопа без учета длины полосок составляет 12-15см. Скорость микрочастиц (ионов, электронов), несущих элементарные заряды, измеренная еще Фарадеем в опытах с электролитом и других опытах равна, примерно 6мм/с. Простые расчеты нам подсказывают, что время, за которое заряды с поверхности стеклянной палочки достигнут полосок на конце стержня электроскопа составит около 20 секунд (120мм:6мм/с= 20 сек.). А полоски отталкиваются практически мгновенно, в момент прикосновения стеклянной палочки к стержню электроскопа. Выходит, что никакого течения зарядов вдоль металлического стержня электроскопа не происходит и дело здесь совершенно в другом. На мой взгляд, исходя из неправильного анализа опытов с электростатическими зарядами, начинается путаница в определениях, терминах, которые рассматриваются в настоящей статье.
В этом же разделе (электростатика [3)] утверждается, что: «Электрическое поле – это пространство, в котором проявляются действия электрического заряда». Заметим, что в этом утверждении осуществляется «подмена» терминов, и речь уже идет не об электростатическом, а об электрическом поле и об электрическом заряде. Другими словами, электростатические явления автоматически переносятся на электрические.
Ошибка, на мой взгляд, проистекает именно отсюда, поскольку не подчеркивается разница между электростатическим и электрическим полем, а также между электростатическими и электрическими зарядами. Следует заметить, что академическая наука до настоящего времени не может ответить на вопросы, что такое электростатический или электрический заряд, его физический смысл, и можно ли провести знак равенства между электростатическим и электрическим полем, а также между зарядами, источниками этих полей.
Примечание. А далее уже все идет по ошибочному пути и вводится термин «напряжение», как работа по перемещению электрического заряда на некотором участке цепи. Затем приводится интересное «логическое» рассуждение [3,4]: «Так как сила, действующая на заряд q, при его перемещении на выбранном отрезке пути, пропорциональна величине этого заряда (Кулон), то и работа на каждом отрезке пути, а, следовательно, и полная работа A будут также пропорциональны q. При заданном положении точек, а и б работа по перемещению электрического заряда зависит только от электрического поля и поэтому может служить его характеристикой. Эта величина получила название электрического напряжения, или разности потенциалов. Таким образом, разность потенциалов, или электрическое напряжение между точками, а и б есть отношение работы, которую совершают электрические силы при перемещении заряда из точки, а в точку б к величине этого заряда». Здорово, здесь мы имеем дело с чисто теоретическим измышлением ученых. Действительно, перемещения (течения) зарядов на отрезке пути (цепи) нет, а работа есть?
Какие же процессы в действительности происходят при передаче «электрической» энергии в проводящих замкнутых цепях? На примере работы ЭГ переменного и постоянного тока, вкратце напомню суть моей альтернативной гипотезы, (в отличие от классической гипотезы о течении «электрических» зарядов в замкнутой проводящей цепи), приведенной в моей статье ранее [1].
МП индуктора, которое является внешним магнитным полем (ВМП) по отношению к проводникам обмоток статора ЭГ, воздействует на микроструктуру проводников-обмоток статора, изменяющимся по определенному закону, магнитным полем (МП). В процессе вращения относительно обмоток статора, ВМП индуцирует (возбуждает) в микроструктуре проводников обмоток статора ЭГ и проводников проводящей внешней замкнутой цепи собственное магнитное поле (СМП).
В начальный момент времени ВМП (индуктора) неподвижно относительно проводников обмоток статора и в этом случае не возникает никаких признаков появления СМП в проводниках обмоток статора ЭГ. Когда ВМП индуктора начинает движение относительно проводников обмоток статора ЭГ, в его обмотках появляется СМП, которое является зеркальной «копией» ВМП. СМП представляет собой среду индуцированного Эфира, в виде непрерывного «тора-шнура» вдоль проводников, которая с большой скоростью распространяется вдоль всей замкнутой цепи.
Возникшие в результате взаимодействия ВМП и СМП магнитные колебания-импульсы, распространяются вдоль всей замкнутой цепи, включая обмотки статора ЭГ, и представляют собой непрерывный волновой процесс, в котором амплитуда магнитных волн-импульсов изменяется в соответствии с изменением величины ВМП (в большинстве случаев по закону изменения синуса) от минимума до максимума, а затем от максимума до минимума.
Скорость распространения импульсов вдоль магнитного «шнура-тора» (индуцированного Эфира) огромна, а направление распространения СМП в цепи зависит от направления движения ВМП (индуктора) в ЭГ. Магнитные волны-импульсы СМП колеблются одновременно с магнитными микродиполями индуцированного Эфира в атомарной структуре проводников.
Периодические воздействия (ВМП) индуктора на (СМП) обмоток статора порождают в среде возникшего индуцированного Эфира периодические, вынужденные магнитные колебания-импульсы (подчеркиваю – магнитные импульсы), которые сильно связаны с микродиполями микроструктуры проводников и колеблются вместе с ними, производя смещение микродиполей в атомарной структуре материала проводников. Термин смещение подразумевает, в данном случае, не только изменение амплитуды колебаний микродиполей, но и изменение равновесного энергетического состояния микродиполей атомарной структуры проводников, с последующим выделением энергии. Выделение-излучение энергии (нагрев проводников и другие виды энергии) происходит в результате изменения равновесного энергетического состояния (энергии связей) микроструктуры проводников.
Итак, на практике мы наблюдаем следующие процессы при воздействии ВМП индуктора на проводники обмоток статора ЭГ. 1.Возникновение среды индуцированного Эфира — СМП вдоль проводящей замкнутой цепи в виде магнитного «шнура-тора», внутри которого находятся проводники замкнутой цепи. 2.Создание и распространение магнитных импульсов в этой среде в виде колебаний-импульсов. 3.Перенос энергии магнитными колебаниями-импульсами вдоль проводящей замкнутой цепи. 4.Реакцию (сопротивление) микроструктуры проводников на воздействие импульсов СМП.
Каким же образом провести аналогию между током и напряжением в классическом варианте и моей версией (гипотезой), приведенной выше? Начнем с напряжения. Вначале повторю классическое определение напряжения из Википедии [4]: «Электрическое напряжение между точками А и В электрической цепи или электрического поля – скалярная физическая величина, значение которой численно равно работе эффективного электрического поля (включая сторонние поля), совершаемой при переносе единичного пробного электрического заряда из точки А в точку В, деленной на величину этого заряда».
Как было отмечено выше никакого переноса (течения) электрических зарядов при получении и передачи электрической энергии посредством этих зарядов вдоль проводящей замкнутой цепи не существует. По моей гипотезе, приведенной выше, создание и распространение магнитных колебаний-импульсов, переносящих энергию вдоль проводящей замкнутой цепи можно представить себе в виде следующего опыта. Каждый может убедиться в том, что. если ударять деревянной планкой по поверхности воды, в водной среде начнут распространяться стоячие волны. При этом волны-колебания переносят энергию без перемещения массы вещества [5,7], а если удары планкой прекратить, то волны на поверхности воды также прекратятся. Приведенная выше аналогия позволяет сравнить воздействие планки на поверхность воды с воздействием ВМП на СМП, то есть на среду индуцированного Эфира.
Если исходить из моей гипотезы получения энергии, используя ЭГ переменного или постоянного тока и распространения энергии в проводящих цепях посредством магнитных колебаний-импульсов, то тогда воздействие (работа) ВМП индуктора на СМП якоря ЭГ и внешней проводящей цепи будем считать напряжением. При этом работа, совершаемая воздействием ВМП на СМП обмоток в ЭГ – есть аналог ЭДС (точнее магнитодвижущая сила — МДС), а работа, с которой СМП воздействует на микроструктуру проводников в остальной внешней цепи – есть напряжение. Эта работа, совершаемая ВМП индуктора при воздействии на возникающее СМП контура-обмотки статора ЭГ пропорциональна силе (току), которой импульсы СМП периодически воздействует на микродиполи микроструктуры в каждом микрообъеме проводников.
В результате можно дать следующее определение напряжению: «Напряжение, по моей версии, это работа, совершаемая воздействием ВМП индуктора на СМП якоря ЭГ, по созданию индуцированной среды СМП и распространению периодических магнитных импульсов-колебаний вдоль проводящей замкнутой цепи, включая проводники обмоток ЭГ».
Напомню, что СМП является средой индуцированного Эфира, которая состоит из магнитных микродиполей, образующих МСЛ в каждом локальном объеме пространства внутри и вокруг проводников замкнутой цепи.
А теперь определим, что является аналогом «классического» определения тока при взаимодействии ВМП и СМП, исходя из моей гипотезы. Таким аналогом является энергия, переносимая посредством магнитных колебаний-импульсов вдоль замкнутой проводящей цепи, включая обмотки статора ЭГ. «Есть импульс, есть энергия» Н. Тесла.
Процесс переноса энергии посредством магнитных импульсов-колебаний в замкнутом контуре проводящей цепи, включая обмотки ЭГ, осуществляется передачей энергии от импульса (колебания) к импульсу вдоль проводников замкнутой цепи без переноса массы вещества. Вот почему в опытах немецкого ученого Рикке (1901г.) не наблюдалось переноса массы вещества при «прохождении» электрического тока.
Кратко напомню суть его опыта по обнаружению следов переноса вещества, как тогда полагали, при прохождении электронов (в виду наличия массы у электрона) по замкнутой электрической цепи. В замкнутую электрическую цепь вставлялись два алюминиевых цилиндра между которыми вставляли медный цилиндр. Плотность контактов гарантировалась наличием тока в этой цепи. Опыт проводили в течение года, но никаких следов переноса вещества не было обнаружено ни на местах контактов цилиндров, ни в их середине. А итальянский ученый А. Вольта на основании своих опытных данных утверждал, что металлы, проводники 1-го класса, не претерпевают химических изменений при «прохождении» по ним электрического тока.
Приведенное выше, лишний раз подтверждает, что под термином ток следует понимать перенос энергии посредством магнитных колебаний — импульсов в среде индуцированного Эфира вдоль проводников замкнутой цепи и их воздействие на микродиполи микроструктуры проводников цепи.
В данном случае переносимая энергия проявляется при воздействии магнитных колебаний-импульсов на микроструктуру проводников с последующим выделением (излучением) энергии на атомарном уровне. Величину энергии этих колебаний-импульсов можно определить, по величине реакции (сопротивления) магнитных микродиполей микроструктуры проводника на воздействие колебаний-импульсов СМП. То есть, внешние магнитные импульсы воздействуют на магнитные микродиполи структуры проводника с такой же силой, с какой микродиполи микроструктуры проводника воздействуют на внешние магнитные импульсы. Ток и напряжение взаимосвязаны, так как характеризуют один и тот же процесс получения и передачи энергии вдоль проводящей замкнутой цепи, посредством одних и тех же периодических магнитных колебаний-импульсов.
Еще раз отмечу, что магнитные импульсы-колебания распространяются по цепи с большой скоростью только в начальный момент времени. В дальнейшем же магнитные импульсы остаются на месте и передают энергию от импульса к импульсу посредством колебаний-волн вдоль проводников цепи без переноса массы вещества [5].
Чтобы понять разницу между классическим термином «сопротивление» и термином «сопротивление» по моей гипотезе, приведу классическое представление о физическом смысле электрического сопротивления, которое тиражируется в разного рода публикациях, например, в [6], в том числе и в учебниках по физике с небольшими отличиями в тексте.
«Электрическое сопротивление – физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока». А далее идет классическое пояснение с определенной долей фантастики, что значит это препятствие. «Электрический ток в металле возникает под действием электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решетки (примесях, дефектах, и т.п.). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуется во внутреннюю энергию кристаллической решетки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока».
Примечание. Ни в одной из многих, прочитанных мной публикаций, касающихся рассматриваемой темы, не нашел описание опытов, связанных с распространением электрического тока в проводящих цепях посредством электрического поля, а также по измерению или, хотя бы наблюдению, упомянутого выше электрического поля в проводящих цепях. Есть только многочисленные опыты по взаимодействию электростатических зарядов посредством их электростатических полей, сосредоточенных в локальных объемах вокруг каждого из электростатических зарядов.
А теперь представим себе, какой физический смысл в реальности «содержит» в себе термин электрическое сопротивление проводников при распространении магнитных импульсов – колебаний вдоль проводящей замкнутой цепи в среде индуцированного Эфира. Импульсы-колебания СМП вызывают колебание (смещение) микродиполей атомарной структуры проводников. Эта реакция на смещение микродиполей микроструктуры проводников из их равновесного энергетического состояния, при воздействии магнитных колебаний-импульсов СМП, (по моей версии) является сопротивлением.
Другими словами, физический смысл сопротивления – это сила, с которой магнитные микродиполи атомарной структуры материала проводников реагируют на воздействие магнитных импульсов СМП. Уменьшение или увеличение сопротивления говорит о способности микродиполей структуры проводника в большей или меньшей мере смещаться (колебаться) от положения энергетического равновесия при одной и той же энергии импульсов СМП. Сила атомарных связей микроструктуры вещества определяет величину сопротивления этого вещества воздействию импульсов СМП в данном веществе и делит их на проводники и изоляторы.
Из-за разности смещения (разные силы связей микроструктуры) микродиполей на разных участках цепи выделяется разное количество энергии. Следует отметить, что с расстоянием от ЭГ энергия, переносимая колебаниями-импульсами в проводящей цепи, ослабевает. Это приводит к уменьшению величины напряжения (падение напряжения) с увеличением расстояния от ЭГ.
Получается, что работа (напряжение) при воздействии ВМП на СМП в проводящей замкнутой цепи пропорциональна энергии, переносимой магнитными колебаниями-импульсами, которая проявляется в силе воздействия импульсов СМП на микродиполи структуры проводников (ток) и пропорциональна смещению магнитных микродиполей структуры проводников на атомарном уровне из их равновесного энергетического состояния. А сопротивление, в свою очередь, пропорционально величине этого смещения. В этом случае мы получаем математическую зависимость – аналог закона Ома, но об этом в продолжении настоящей статьи.
Небольшое пояснение. Если говорить о силах связи атомов в микроструктуре проводников, которые проявляются при сопротивлении микроструктуры проводников на воздействие импульсов СМП, то, на мой взгляд, это силы, удерживающие атомы вместе, являются силами Эфира. Можно предположить, что в проводящих материалах, имеющих не только кристаллическую структуру, силы Эфира (как правило, это силы, имеющие магнитные свойства, или силы неизвестного происхождения) удерживают атомы в узлах микроструктуры посредством магнитных микродиполей, способных смещаться, колебаться, вращаться. Эти силы не проявляют себя в нейтральном состоянии, поскольку микроструктура в нейтральном энергетическом состоянии не выделяет энергию, а только поглощает (по-видимому, энергию Эфира).
Как уже отмечалось выше, периодическое смещение микродиполей микроструктуры проводников, посредством магнитных импульсов – колебаний из их равновесного энергетического состояния, сопровождается выделением (излучением) и поглощением «возобновляемой» энергии на атомарном уровне. Чем больше амплитуда колебаний — импульсов, тем больше смещение микродиполей микроструктуры проводников из равновесного состояния и, тем больше излучение (выделение) энергии, вплоть до разрушения микроструктуры материала проводников. Это происходит, например, при сварке металлов.
(Продолжение следует)
Выводы
1.Электрогенератор, электродвигатель правильнее было бы называть магнитогенератор, магнитодвигатель.
2.Электромагнитная индукция в действительности есть магнитная индукция, которая является свойством магнитного поля (МП) вызывать себе подобное поле в проводниках замкнутой цепи (контурах) и взаимодействовать с этим полем.
3.В результате воздействия определенным образом внешнего магнитного поля на микроструктуру проводников замкнутого контура в последнем возникает собственное магнитное поле.
4.СМП возникает в виде сплошного, цилиндрического тора — «магнитного шнура» вдоль всей замкнутой проводящей цепи и является средой индуцированного Эфира, которая состоит из магнитных микродиполей, образующих виртуальные МСЛ внутри и вне проводников замкнутой цепи.
5.Напряжение – это работа, совершаемая посредством ЭГ по созданию и распространению магнитных колебаний-импульсов в замкнутой проводящей цепи, включая обмотки проводников ЭГ.
6.Под термином ток следует понимать перенос энергии посредством магнитных колебаний-импульсов в среде индуцированного Эфира вдоль проводников замкнутой цепи, включая обмотки ЭГ, с одновременным воздействием этих импульсов на микродиполи микроструктуры проводников.
7.Сопротивление – это реакция микродиполей микроструктуры проводников на изменение их равновесного энергетического состояния при воздействии магнитных колебаний-импульсов СМП, возбуждаемых ВМП в ЭГ.
8.Сила удержания атомарной микроструктуры веществ-материалов посредством магнитных микродиполей определяет величину сопротивления материалов при воздействии внешних магнитных импульсов на микроструктуру материалов и делит их на проводники и изоляторы.
Литература
1. Пеньков И.И. Альтернативный взгляд на природу электрического тока. Статья. Персональный сайт. Проматент.ру.
2.Пеньков И. И. Кому нужен вечный двигатель. Изд-во ООО «Онлайн», г. Санкт-Петербург, пр. Стачек, д. 47/710, 2022 г.
3.Элементарный учебник физики, т.2 под редакцией Г. С. Ландсберга. Издательство «Наука» М. 1966г.
4. Электрическое напряжение Ru.wikipedia.org.
5. Как распространяются электромагнитные волны? http://information-technology.ru/sci-pop-articles/
6. Электрическое сопротивление. Википедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/
7.Зисман, Г.А. Курс общей физики. Т. 1 Механика, молекулярная физика, колебания и волны. М.: Наука, 1974.