סודות האלקטרומגנטיות

תורת האלקטרומגנטיות נמתחה ביקורת במשך זמן רבמדברים עליו: לא מובן, מורכב, סותר.

אכן, יש בו כמאה פרדוקסים. עם זאת, הניתוח התיאורטי שלהם, כביכול, תיאוריזציה, עידון, למרות השימושיות של שיעור כזה, לפעמים עדיין מפחיד משהו קבינט, ספקולטיבי. במקרים כאלה, אדם מבקש שלא לשאול: האם יש משהו חדש בפועל, בניסויים, שאולי ידהים את התיאורטיקנים המנוסים ביותר?

אני חייב לומר כי ניסויים חריגים, עם זאת שניתן להסביר במסגרת הדוקטרינה הקיימת, יכולים להימנות בתריסר. ביניהם יש מי שפתח סוף סוף את הדרך לאלקטרודינמיקה חדשה - ברורה, פשוטה והגיונית, נטולת פרדוקסים.

בואו נדבר על שניהם. "מנועים" נראים מרהיבים במיוחד שבהם בין האלקטרודות, בהן מחובר המתח הגבוה, מסתובבים בטירוף מגוון עצמים. גלגל אחד כזה נבנה על ידי פרנקלין. העיקרון של פעולתו הוא פשוט מאוד: מטענים, המופעלים על ידי כוחות קולומב, זורמים מהאלקטרודות לרוטור.

ניסוי עם צינור מתכת שאליו מועבר זרם הוא סקרן. כידוע, בחלל של כל חפץ מתכת שנמצא תחת מתח, אין שדה חשמלי. אז אם תכניסו חוט מקורקע בתוך הצינור, הקיבולת החשמלית שלו תגדל. למה? איך הצינור "מבחין" שיש בו חוט בפנים? מסתבר שהזנב שלו, זה שמצטרף לאדמה, נכנס לשדה החיצוני החשמלי וכמו משאבה, מכניס את המטענים הדרושים לחוט.

בתופעות אלה אין פיזיקה "חדשה". הרבה יותר עתודות לבנייתו רצופות שדה מגנטי. פעם נכתב לא מעט על יצירותיו של ר 'סיגלוב. הפיזיקאים של פרגנה הצליחו להתחקות אחר התנהגות ה"פינות "בזרמים.

שני מוליכים היוצרים זווית יכולים להזיז את המבנה, לעשות זאת בעצמם. נראה היה כי תופעה חדשה ניכרת, אולם עם בחינה מדוקדקת התברר שכוחות לורנץ הידועים עובדים כאן וכי הכל מוסבר על ידי חוקים ידועים. ואף על פי שמדענים לא מצאו כאן חידוש פיזי, בכל זאת הם הצליחו להמציא כמה עיצובים מדהימים, שלא היו ידועים בעבר בטכנולוגיה.

המצב עם תומכים מגנטיים מעניין יותר. אם אותם קטבים של שני מגנטים קבועים מופנים זה לזה, אז לא יהיה שום שדה מגנטי בפער - זה נובע מקורס בית ספר יסודי בפיזיקה. אך אם מונח מוליך בפער זה, והקטבים מוזזים מעט, יופיע זרם במוליך. (התראיין, בגלל מה?

פרדוקס זה התגלה על ידי בולי בשנת 1935. ההסבר הוא כזה: תמיד ניתן להוסיף שדות חשמליים, אך מגנטיים - רק אם המקורות שלהם (מגנטים, אלקטרומגנטים) מבוססים על פלטפורמה משותפת. לא תמיד קיימת אפשרות למצב העל של שדות מגנטיים, כלומר לסופרפוזיציה שלהם. מסקנה זו חשובה ביותר למדע וטכנולוגיה - אחרי הכל, לעיתים סיכום תיאורטי בפועל מוביל לתוצאות שגויות. זה מפתיע, אגב, שזה טרם הועלה לגליזציה על ידי ספרי עיון וספרי לימוד.

החוויה של גרנו מעניינת. אם על כספית, דרכה מועבר זרם, זרוק מסמר, טריזי נחושת. נסורת, ואז הם יטבלו במתכת נוזלית ויתחילו לנוע בכיוון אליו נראה הקצה הבוטה. וכאן נראה שאותם כוחות לורנץ עובדים.

מהמשטחים החרויים של הקצוות המחודדים של יציאת הנימה הנוכחית (או נכנסים) בניצב למשטחים אלה. בשדה המגנטי של הזרם הזורם בכספית מופעל כוח על חוטים אלה בניצב לכיוון זרימתו; כך נדחק החוצה. אז טום סוייר ירה בעצמות דובדבן וסחט אותן באצבעותיו.

הפרדוקס של גרנו.גליל נחושת המונח בכספית וזרם מועבר דרכו מתחיל לנוע קדימה עם פני הקצה ההוא, שטחה גדול יותר.

לבסוף, שני ניסויים חריגים נוספים. לדעתנו הם אלה שמאפשרים לדבר על גישה חדשה. הכוונה לעבודה של הפיזיקאי טומסק ג 'ניקולאייב, שגרם לתחושה באלקטרודינמיקה. לאחר שנים רבות של מחקר תיאורטי, ניקולאייב הגיע למסקנה כי בנוסף למוכר, צריך להיות שדה מגנטי שני לא ידוע, ובנה דגמים רבים עליהם הראה בבירור כיצד השדה השני הזה בא לידי ביטוי.

להלן אחד התיאורים של חוויה "פשוטה". גשר צף העשוי מחומר מוליך חשמלי מונח באמבטיות בעזרת אלקטרוליט. זרם חשמלי מועבר דרך המעגל "אמבטיה - גשר - אמבטיה". במקביל לגשר מוצב מוליך אחר - אוטובוס, שלאורכו זורם גם זרם, רק גדול בהרבה. כך, ברגע שהאוטובוס מחובר למקור נוכחי, הגשר מתחיל לצוף. אם הזרמים אינם כיווניים, אז הם נמשכים, כך שהגשר עולה בדיוק מתחת לאוטובוס ובמקביל אליו. אבל לא רק זה, הגשר נע גם לאורך הצמיג, ועוצר בדיוק מתחת לאמצעו.

מדוע מרכז הגשר? יש על מה לחשוב. מחבר הניסוי עצמו טוען - במילותיו יש סיבה - שלא רק כוח הלורנץ הרוחבי שמופנה מהצמיג, אלא גם הכוח האורך, שלפני כן לא נראה על ידי אף אחד, פועל על המוליך הצף.

אם אתה קורא לזה "כוחו של ניקולאייב", אז הפיזיקאים ההולנדים וטומסק מבטיחים באופן מוחלט כי אין כוחות "צדיים" איתם הם נמצאים. במשך שתי מאות שנים, פיסיקאים התייסרו, בכלל לא. שני זרמים פועלים אחד על השני על ידי כוחות מרכזיים המכוונים בדיוק לאורך הרדיוס שביניהם.

הם לא הבחינו בעוצמתו של ניקולאייב רק ברשלנות, אלא גם משום שהתברר שהוא מיותר בתיאור התיאורטי "המוגמר". אם אתה צריך להרהר חוויות של ניקולייב, אז אתה מגיע למסקנה ששני "חלקים" של זרם משפיעים זה על זה בדיוק כמו לשני מטענים: בקו ישר.

נראה כי החוויה של ניקולייב עשויה בהחלט להיות החוויה המכריעה שתפתח את המחסום לאלקטרודינמיקה חדשה ופשוטה בהרבה. עם זאת, הדבר ידרוש ניסויים אחרים.

מעניין לציין שבשנת 1935 הבחינו פיזיקאים כיצד מדגם מוליך-על דוחה שדה מגנטי "זר" (אפקט מייסנר). כולם ידעו כי EMF נגרם רק על ידי שדה מגנטי מתחלף, אך כאן הוא קבוע. אז, אמר פ. לונדון, השדה המגנטי עצמו נותן כוח.

הדגמת אפקט מייסנר

המהנדסים לא הבינו את טיבם של הכוחות הללו, ובכל זאת ניצלו אותם. אז, בשנת 1975, חשמלאים במוסקבה הצליחו להעביר זרם גדול פי שניים מהרגיל דרך צינור מוליך-על, וכך נוצר שדה מגנטי מיוחד באזור העבודה.

עם זאת, תעלומת אפקט מייזנר הבטיחה יותר מדי. אחרי הכל, המראה זרם במוליך-על זה אפשרי רק כאשר מופיע כוח, כלומר הכוח נוצר לא על ידי תוספות של השדה המגנטי, כפי שמוכתב על ידי המשוואות של מקסוול, אלא על ידי השדה עצמו. יהיה צורך לתקן את האלקטרודינמיקה, זה בלתי נמנע, מכיוון שהיא צריכה להיות דוקטרינה נפוצה המשלבת את ההיבטים המגוונים ביותר של מציאות חשמלית אמיתית. אכן, במקרים מסוימים, במיוחד עבור מוליכי-על, היא הפסיקה לעבוד.

אך כיצד לקשר ישירות את השדה המגנטי עצמו ואת הכוחות הנוצרים על ידיו? ברגע שנוסח יוצא דופן זה של השאלה התקבל לפעולה, זוהו מייד מספר דרכים לפתרונה. להלן פונקציה מיוחדת וארוכת שנים של פוטנציאל הווקטור, וזרמי הטיה ואנרגיה של שדה מגנטי.

בעיית הזרם האורך והשדה החשמלי שנוצר על ידיו בתהליכים מגנטסטטיים הבשילה עד כדי כך, כי אפילו פרפראזות פופולריות הופיעו על כך (אוקולוטין V. משימה עילית למוליכי-על. Nauka, 1983, עמ '115-121).

נראה כי תחום זה כבר התגלה ומתחיל לעבוד בהמצאות.הופעת הכוח החשמלי הרביעי תחזק את הנדסת החשמל בכשליש. אולי משהו אחר חשוב עוד יותר: ניצחון של גישה יצירתית לעסק של מישהו. התברר כנכון מי שהאמין במאגר האלקטרומגנטיות, מנסה להעמיד אותם לשירותם של אנשים.

אני תוהה עד כמה הנסתר לא מסתתר בחלקים אחרים של הפיזיקה? כנראה שהאוצר הבא מוסתר במכניקה, בקטע האינרציה. חכה ותראה.

ולדימיר אוקולוטין

על פי חומרי כתב העת "נוער טכנולוגיה"

ראה גם: מנוע מגנטי מינאטו