Сила Ампера и закон Фарадея
| Предыдущая глава ( Электрический потенциал и емкость ) | Содержание книги | Следующая глава ( Магнитное действие тока ) |
Соответствующие статьи Википедии: Сила Ампера, Закон электромагнитной индукции Фарадея
Сила электрического тока \(J\) – величина заряда, протекающего в единицу времени через поперечное сечение проводника. Можно определить элемент тока на длине пути \(\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}\): \[\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{J}}=J\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}=\frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}=\mathbf{\overrightarrow{v}}\mathrm{d}Q\tag{1}\] Сила Ампера для элемента тока – сила Лоренца для него: \[\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{F}}=\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{J}}\times\mathbf{\overrightarrow{B}}\tag{2 – СИ, Упр.}\] \[\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{F}}=\frac{\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{J}}}{c}\times\mathbf{\overrightarrow{B}}\tag{2 – СГС}\] Ампер считал, что это фундаментальная сила взаимодействия самих токов, а не движущихся частиц. В соответствии с (2) взаимно перпендикулярные проводники взаимодействуют с нарушением 3-го закона Ньютона, требуя введения так называемой продольной силы Ампера. Встречается также заблуждение, что перпендикулярные проводники с током вообще не должны взаимодействовать. Однако это взаимодействие наблюдается во многих экспериментах [1] (см. также Рельсотрон).
Стефан Маринов, глядя на опыт №21[1] профессора Г.B. Николаева из Томска (Сибири), изобрел мотор под названием “Siberian Coliu”, якобы использующий «скалярное» магнитное поле Николаева. В действительности, этот мотор рассчитывается с применением обычного векторного потенциала[2], а также объясняется действием магнитной силы (Магнетизм, 8). Ротор поля постоянного магнита направлен поперек токов. Токи создают напряженность поля, вызывающую магнитную силу. Напряженность полей внутри кольца выше, чем снаружи, задавая направление результирующей силы, создающей вращающий момент.
Генератор Томилина[3] использует обратный эффект.
Эффект Черникова[4]. Если проводник с током закрыть цилиндрическим магнитным экраном, то действие на проводник магнитного поля практически исчезает, а сила оказывается приложенной к обесточенному экрану. Эффект объясняется тем, что все материальные частицы (электроны и т.д.) являются полями, распространенными по неограниченному объему. Поэтому, в данном случае, сила Лоренца/Ампера возникает в намагниченном экране под действием движущихся электронов проводника.
Сила Ампера не зависит от скорости перемещения проводника относительно источника магнитного поля, являясь равнодействующей сил, приложенных к разноименным зарядам проводника.
Сила Лоренца, при движении проводника в магнитном поле, вызывает в нем ЭДС магнитной индукции, как и при изменении величины магнитного поля. Закон электромагнитной индукции Фарадея следует из общего определения электрического поля через электромагнитный потенциал ("Электричество", 3): \[\mathbf{\overrightarrow{E}}=-\frac{\partial\mathbf{\overrightarrow{A}}}{\partial t}\tag{3 – СИ, Упр.}\] \[\mathbf{\overrightarrow{E}}=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{\overrightarrow{A}}}{\partial t}\tag{3 – СГС}\] Закон в дифференциальной форме Максвелла получается применением к (3) оператора ротора: \[rot\mathbf{\overrightarrow{E}}=-\frac{\partial\mathbf{\overrightarrow{B}}}{\partial t}\tag{4 – СИ, Упр.}\] \[rot\mathbf{\overrightarrow{E}}=-\frac{1}{c}\frac{\partial\mathbf{\overrightarrow{B}}}{\partial t}\tag{4 – СГС}\] Для нахождения интегральной формы нужно применить к (3) оператор циркуляции, и следующее допущение для однородного поля: \[\oint{\frac{\partial\mathbf{\overrightarrow{A}}}{\partial t}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=\frac{\partial}{\partial t}\oint{\mathbf{\overrightarrow{A}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}\tag{5}\] Также, согласно формуле Стокса: \[\oint{\mathbf{\overrightarrow{A}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=\int{(rot\mathbf{\overrightarrow{A}})\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}=\int{\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\tag{6}\] Получается интегральная форма закона Фарадея для однородного поля: \[\oint{\mathbf{\overrightarrow{E}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=-\frac{\partial}{\partial t}\int{\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\tag{7 – СИ, Упр.}\] \[\oint{\mathbf{\overrightarrow{E}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=-\frac{1}{c}\frac{\partial}{\partial t}\int{\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\tag{7 – СГС}\]
Для неоднородного поля, как заметил Ацюковский[5], закон Фарадея в интегральной форме не действует.
Парадокс Геринга (англ. Hering) объясняется той же причиной. Тороидальный магнит замыкает практически все поле в себе. Поле внутри контура кроме того что неоднородно, еще и не пересекает проводники, поэтому ЭДС индукции не обнаруживается.
Вихревое поле по закону Фарадея не суммируется с силой Лоренца, так как это силы одной природы.
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 Г.B. Николаев, Экспериментальные парадоксы электродинамики // Современная электродинамика и причины ее парадоксальности. Перспективы построения непротиворечивой электродинамики. Теории, эксперименты, парадоксы, Томск, 2003 — ISBN 5-88839-045-3
- ↑ J. P. Wesley, The Marinov Motor, Motional Induction without a Magnetic B Field.
- ↑ Томилин А.К. Обобщенная электродинамика. – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2009. – 166 с.: ил. — ISBN 978-601-208-100-8
- ↑ Черников В. Как я встретился с нечистой силой // Техника молодежи. — 1974. — № 1. — С. 37.
- ↑ В.А.Ацюковский. 12 экспериментов по эфиродинамике. Г. Жуковский: изд-во «Петит», 2003, 46 с. — ISBN 5-85101-065-7
| Предыдущая глава ( Электрический потенциал и емкость ) | Содержание книги | Следующая глава ( Магнитное действие тока ) |
