Elektromagnetizmo paslaptys

Elektromagnetizmo doktrina ilgą laiką kritikuojamaskalbėjimas apie jį: nesuprantamas, sudėtingas, prieštaringas.

Iš tiesų jame yra apie šimtą paradoksų. Tačiau jų teorinė analizė, taip sakant, teorija, tobulinimas, nepaisant tokios pamokos naudingumo, kartais vis tiek kvepia kažkuo kabinetu, spekuliatyviu. Tokiais atvejais netyčia norima paklausti: ar praktikoje, eksperimentuose yra kažkas naujo, kas nustebintų net labiausiai patyrusius teoretikus?

Turiu pasakyti, kad neįprastų eksperimentų, nepaisant to, kad jie yra paaiškinami remiantis esama doktrina, galima suskaičiuoti su keliolika. Tarp jų yra ir tokių, kurie pagaliau atveria kelią į naują elektrodinamiką - aiškią, paprastą ir logišką, neturinčią paradoksų.

Pakalbėkime apie abu. Nepaprastai įspūdingi „varikliai“, kuriuose tarp elektrodų, kur prijungta aukštoji įtampa, beprotiškai sukasi įvairiausi objektai. Vieną tokių ratų pastatė Franklinas. Jo veikimo principas yra labai paprastas: įkrovos, kurias atstumia Kulono jėgos, teka iš elektrodų į rotorių.

Eksperimentas su metaliniu vamzdžiu, į kurį tiekiama srovė, yra įdomus. Kaip žinote, bet kokio metalo objekto, kuris yra veikiamas įtampos, ertmėje nėra elektrinio lauko. Taigi, jei vamzdžio viduje įdėsite įžemintą laidą, jo elektrinė talpa padidės. Kodėl? Kaip vamzdis „pastebi“, kad jo viduje yra viela? Pasirodo, kad jo uodega, ta, kuri jungiasi su žeme, patenka į elektrinį išorinį lauką ir, kaip siurblys, tempia reikiamus krūvius į laidą.

Šiuose reiškiniuose nėra „naujos“ fizikos. Daug daugiau atsargų jo statybai yra padengtas magnetiniu lauku. Vienu metu apie R. Sigalovo kūrybą buvo parašyta gana daug. Ferganos fizikams pavyko atsekti „kampų“ elgesį su srovėmis.

Du laidus sudarantys laidininkai gali perkelti konstrukciją, darydami tai patys. Atrodė, kad išryškėjo naujas reiškinys, tačiau atidžiai ištyrus paaiškėjo, kad čia dirba žinomos Lorentzo pajėgos ir viskas paaiškinta gerai žinomais įstatymais. Ir nors mokslininkai čia nerado fizinės naujovės, vis dėlto jiems pavyko sugalvoti keletą nuostabių dizainų, anksčiau technologijomis nežinomų.

Padėtis su magnetinėmis atramomis yra įdomesnė. Jei tie patys dviejų nuolatinių magnetų poliai yra pasukti vienas į kitą, spragoje nebus jokio magnetinio lauko - tai išplaukia iš pradinės mokyklos fizikos kurso. Bet jei į šį tarpą įkišamas laidininkas, o poliai šiek tiek pasislinko, laidininke pasirodys srovė. (Interviu, dėl ko?

Šį paradoksą atrado Buly 1935 m. Jos paaiškinimas yra toks: elektrinius laukus visada galima pridėti, bet magnetinius - tik tuo atveju, jei jų šaltiniai (magnetai, elektromagnetai) yra pagrįsti bendra platforma. Magnetinių laukų superpozicija, tai yra jų superpozicija, ne visada įmanoma. Ši išvada yra nepaprastai svarbi mokslui ir technologijai - juk kartais teorinis apibendrinimas praktikoje lemia neteisingus rezultatus. Beje, stebina, kad tai dar nebuvo įteisinta žinynuose ir vadovėliuose.

„Grano“ patirtis yra įdomi. Jei ant gyvsidabrio praleidžiama srovė, įmeskite vinį, varinius pleištus. pjuvenų, tada jie panardins į skystą metalą ir pradės judėti ta kryptimi, kur atrodo bukas galas. Ir čia, atrodo, dirba tos pačios „Lorentz“ pajėgos.

Iš kūgio paviršių, nukreiptų į smailių srovės gijų išėjimo (arba įėjimo) statmenis šiems paviršiams. Gyvsidabrio tekančios srovės magnetiniame lauke šiems siūlams veikiama jėga statmena jo srauto krypčiai; šitaip pleištas yra išstumtas. Taigi Tomas Sawyeris nušovė vyšnių kaulus, suspausdamas juos pirštais.

Grano paradoksas.Vario cilindras, įdėtas į gyvsidabrį su pro jį pratekančia srove, pradeda judėti į priekį tuo galiniu paviršiumi, kurio plotas yra didesnis.

Galiausiai dar du neįprasti eksperimentai. Ir būtent jie, mūsų nuomone, leidžia kalbėti apie naują požiūrį. Tai reiškia Tomsko fiziko G. Nikolajevo darbą, kuris sukėlė sensaciją elektrodinamikoje. Po daugelio metų teorinių tyrimų Nikolajevas priėjo prie išvados, kad šalia gerai žinomo turi būti dar vienas, nežinomas antrasis magnetinis laukas, ir pastatė daugybę modelių, ant kurių jis aiškiai parodė, kaip pasireiškia šis antrasis laukas.

Čia yra vienas iš „paprastos“ patirties aprašymų. Plaukiojantis tiltas, pagamintas iš elektrai laidžios medžiagos, dedamas į vonias su elektrolitu. Elektros srovė praleidžiama per grandinę "vonia - tiltas - vonia". Lygiagrečiai su tiltu dedamas kitas laidininkas - autobusas, išilgai kurio taip pat teka srovė, tik daug didesnis. Taigi, kai tik autobusas yra prijungtas prie srovės šaltinio, tiltas pradeda plūduriuoti. Jei srovės yra vienkryptės, tada jos traukia, todėl tiltas kyla tiksliai po autobusu ir lygiagrečiai jam. Bet ne tik tai, kad tiltas taip pat juda padanga, sustodamas tiksliai po jo viduriu.

Kodėl tiltas yra centre? Yra apie ką galvoti. Pats eksperimento autorius teigia - jo žodžiais tariant, yra priežastis - kad plūduriuojantis laidininkas veikia ne tik skersinę Lorentzo jėgą, nukreiptą iš padangos, bet ir išilginę jėgą, kurios anksčiau niekas nematė.

Jei vadinate tai „Nikolajevo stiprybe“, tada Nyderlandų ir Tomsko fizikai iš viso garantuoja, kad nėra „šoninių“ jėgų, su kuriomis jie yra. du šimtmečius fizikai buvo kankinami, visai ne. Dvi srovės veikia viena kitą centrinėmis jėgomis, nukreiptomis tiksliai išilgai spindulio tarp jų.

Nikolajevo stiprybės jie nepastebėjo tik dėl aplaidumo, bet ir dėl to, kad „baigtame“ teoriniame aprašyme tai pasirodė nereikalinga. Jei reikia apmąstyti Nikolajevo patirtis, tada jūs priimate išvadą, kad du srovės „gabalėliai“ veikia vienas kitą lygiai taip pat, kaip ir du krūviai: tiesia linija.

Atrodo, kad Nikolajevo patirtis gali būti lemiama patirtis, atversianti barjerą naujai, daug paprastesnei, tikrajai elektrodinamikai. Tačiau tam reikės kitų eksperimentų.

Įdomu, kad dar 1935 m. Fizikai pastebėjo, kaip superlaidus mėginys atstumia „pašalinį“ magnetinį lauką (Meissnerio efektas). Visi žinojo, kad EML sukelia tik kintantis magnetinis laukas, tačiau čia jis yra pastovus. Taigi, sakė F. Londonas, pats magnetinis laukas suteikia jėgų.

Meissnerio efekto demonstravimas

Nesuprasdami šių jėgų prigimties, inžinieriai vis dėlto jomis pasinaudojo. Taigi 1975 m. Maskvos elektrikams pavyko perduoti superlaidų vamzdį dvigubai didesnę nei įprasta srovę, sukuriant specialų magnetinį lauką darbo zonoje.

Nepaisant to, Meissnerio efekto paslaptis pažadėjo per daug. Juk išvaizda srovė superlaidininke tai įmanoma tik tada, kai atsiranda jėga, o tai reiškia, kad jėgą sukuria ne magnetinio lauko padidėjimai, kuriuos diktuoja Maksvelo lygtys, bet pats laukas. Elektrodinamika turės būti taisoma, tai neišvengiama, nes ji turėtų tapti įprasta doktrina, apjungiančia pačius įvairiausius tikrosios elektrinės tikrovės aspektus. Iš tikrųjų kai kuriais atvejais, ypač superlaidžiams, jis nustojo veikti.

Bet kaip tiesiogiai susieti patį magnetinį lauką ir jo sukuriamas jėgas? Kai tik šis neįprastas klausimo formulavimas buvo priimtas imtis veiksmų, buvo nedelsiant nustatyti keli būdai jį išspręsti. Čia yra ypatinga ilgai naudojama vektoriaus potencialo, šališkumo srovių ir magnetinio lauko energijos funkcija.

Išilginės srovės ir jos sukuriamo elektrinio lauko problema magnetostatiniuose procesuose subrendo tiek, kad apie ją pasirodė net populiarios parafrazės (Okolotinas V. Supertaskas superlaidininkams. Nauka, 1983, p. 115–121).

Panašu, kad ši sritis jau buvo atrasta ir pradeda veikti išradimai.Ketvirtosios elektros energijos atsiradimas sustiprins elektrotechniką maždaug trečdaliu. Galbūt kažkas dar svarbiau: kūrybingo požiūrio į savo verslą pergalė. Paaiškėjo, kad teisūs tie, kurie tikėjo elektromagnetizmo atsargomis, bandydami juos padėti žmonėms.

Įdomu, kiek nežinomo yra paslėpta kituose fizikos skyriuose? Tikriausiai kitas lobis yra paslėptas mechanikoje, inercijos skyriuje. Palaukite ir pamatysite.

Vladimiras Okolotinas

Remiantis žurnalo „Jaunimo technologijos“ medžiaga

Taip pat žiūrėkite: Minato magnetinis variklis