Как найти направление эдс источника - AvtoShod.ru

Литература

1. Касаткин А.С.,
Немцов Н.В. Электротехника. М.: Энергоиздат,
2003.

2. Иванов И.И.,
Равдоник В.С. Электротехника: Учеб.
пособие для неэлектротехн. спец. вузов.
– М.: Высш. шк., 1984. – 375 с.

Электрические цепи постоянного тока

Электрические
цепи и ее элементы

Электрической
цепью постоянного тока называют
совокупность устройств и объектов:
источников электрической энергии,
преобразователей, потребителей,
коммутационной, защитной и измерительной
аппаратуры, соединительных проводов
или линии электропередачи.

Электрические и
электромагнитные процессы в этих
объектах описываются с помощью понятий
об электродвижущей силе (ЭДС — E),
токе (I)
и напряжении (U).

Элементы цепи
можно разделить на три группы:

1) элементы,
предназначенные для генерирования
электроэнергии (источники энергии,
источники ЭДС);

2) элементы,
преобразующие электроэнергию в другие
виды энергии: механическую, тепловую,
световую, химическую и т.д. (эти элементы
называются приемниками электрической
энергии или потребителями);

элементы,
предназначенные для передачи электрической
энергии от источника к приемникам
(линии электропередачи, соединительные
провода); элементы, обеспечивающие
уровень и качество напряжения и т.д.

Источники
питания
цепи постоянного тока – это гальванические
элементы, электрические аккумуляторы,
электромеханические генераторы, термо-
и фотоэлементы и др.

Электрическими
приемниками или потребителями
постоянного тока являются электродвигатели,
преобразующие электрическую энергию
в механическую, нагревательные и
осветительные приборы, электролизные
установки и др. Все электоприемники
характеризуются электрическими
параметрами, среди которых основные –
напряжение и мощность. Для нормальной
работы электроприемника на его зажимах
необходимо поддерживать номинальное
напряжение. По ГОСТ 721-77 напряжение равно
27, 110, 220, 440 В, так же 6, 12, 24, 36 В.

Коммутационная
аппаратура
служит для подключения потребителей к
источникам, то есть для замыкания и
размыкания источников электроцепи.

Защитная
аппаратура
предназначена для размыкания цепи в
аварийных ситуациях.

Измерительная
аппаратура
предназначена для замера тока, напряжения
и других электрических величин.

Линии
электропередачи
используются, когда источники и
потребители удалены друг от друга на
большие расстояния. Соединительные
провода
предназначены для соединения между
собой зажимов или электродов элементов
электрической цепи.

Активные и
пассивные элементы

Элемент называется
пассивным,
если он не может вызывать протекание
тока, то есть если он не создает тока
или ЭДС. Если собрать несколько пассивных
элементов (резисторы, конденсаторы,
катушки индуктивности) в электрическую
цепь, то ток в цепи не потечет.

Элемент, который
создает ЭДС и вызывает протекание тока,
называется активным
(источники электроэнергии).

Линейные и
нелинейные цепи

Электрическая
цепь называется линейной,
если электрическое сопротивление или
другие параметры участков, не зависят
от значений и направлений токов и
напряжений. Электрические процессы
линейной цепи описываются линейными
алгебраическими и дифференциальными
уравнениями.

Если электрическая
цепь содержит хотя бы один нелинейный
элемент,
то она является нелинейной.

Топологические
элементы электрической цепи.

Графическое
изображение электрической цепи называется
электрической схемой. Электрическая
схема включает: узлы, ветви, контуры.

Ветвь
– совокупность элементов, соединенных
последовательно. По ветви протекает
один и тот же ток.

Узел
– точка
соединения трех или более ветвей.

Контур
– совокупность ветвей, при обходе
которых осуществляется замкнутый путь.

Простейшая
электроцепь имеет один контур с одной
ветвью и не имеет узлов. Сложные
электроцепи имеют несколько контуров.

Положительные
направления тока, напряжения и ЭДС.

Чтобы правильно
записать уравнения, описывающие процессы
в электрических цепях, и произвести
анализ этих процессов, необходимо задать
условные
положительные направления
ЭДС источников
питания, тока
в элементах или ветвях цепи и напряжения
на зажимах элементов цепи или между
узлами цепи.

Внутри источника
ЭДС постоянного тока положительным
является направление ЭДС от отрицательного
полюса к положительному полюсу. Это
соответствует определению ЭДС как
величины, характеризующей способность
сторонних сил вызывать электрический
ток.

По отношению к
источнику ЭДС все элементы цепи составляют
внешний
участок цепи.

За положительное
направление тока в цепи принимают
направление, совпадающее с направлением
ЭДС. Во внешней цепи положительным
является направление от положительного
полюса источника к отрицательному
полюсу. В электронной теории – направление
совпадает с направлением положительно
заряженных частиц.

Условным положительным
направлением падения напряжения (или
просто напряжения) на элементах цепи
или между двумя узлами цепи принимают
направление, совпадающее с условно
положительным направлением тока в этом
элементе или в этой ветви. Положительное
направление напряжения на зажимах
источника ЭДС всегда противоположно
положительному направлению ЭДС.

Действительные
направления электрических величин,
определяемые расчетом, могут совпадать
или не совпадать с условными направлениями.
При расчетах если определено, что ток,
ЭДС и напряжения положительны, то их
действительные направления совпадают
с условно принятыми положительными
направлениями, если отрицательны, то
не совпадают.

Основные законы
электрической цепи

Условное обозначение
параметров в цепях постоянного и
переменного тока.

i
– переменный
ток; I
– постоянный
ток;

u
– переменное
напряжение; U
– постоянное
напряжение;

e
– переменная
ЭДС; E
– постоянная
ЭДС;

Закон Ома

Напряжение U
на зажимах
потребителя прямо пропорционально
сопротивлению R
и току I
, проходящему
через него

; ;

Но выражение

не является следствием закона Ома, так
как сопротивление R=const
и не зависит от тока и напряжения,
протекающего через сопротивление.

Если ввести понятие
проводимость G,
то
,
.

Размерность
сопротивления R
– Ом (Ом), проводимости G
– сименс
(См).

Первый закон
Кирхгофа

Алгебраическая
сумма токов сходящихся в узле равно
нулю.

где n
– число
ветвей, сходящихся в узле.

До написания
уравнения необходимо задать условные
положительные направления токов в
ветвях, обозначив эти направления на
схеме стрелками. Токи, направленные к
узлу, записываются со знаком плюс, а
токи, направленные от узла, со знаком
минус.

Например: I₁=5
A

I₂=8
A

I₃=1
A

I₄=?

I₁—
I₂+I₃—I₄=0

5-8+1=-2=
I₄

Иначе первый закон
Кирхгофа может быть сформулирован:
сумма токов,
втекающих в узел, равна сумме токов,
вытекающих из узла:

I₁+I₂=I₃+I₄

Второй закон
Кирхгофа

Отражает физическое
положение, состоящее в том, что изменение
потенциала во всех элементах контура
в сумме равно нулю.

Алгебраическая
сумма ЭДС в любом контуре электрической
цепи постоянного тока равна алгебраической
сумме падений напряжений на всех
сопротивлениях, входящих в этот контур.

где n
– число ЭДС
в контуре; m
– число
сопротивлений в контуре.

При
составлении уравнений по второму закону
Кирхгофа предварительно задают условные
положительные направления токов во
всех ветвях электрической цепи и для
каждого контура выбирают направление
обхода. Если при этом направление ЭДС
совпадает с направлением обхода контура,
то такую ЭДС берут со знаком плюс, если
не совпадает – со знаком минус. Падение
напряжения со знаком плюс, если
положительное направление тока в данном
элементе цепи совпадает с положительным
направление обхода контура, а со знаком
минус, если такого совпадения нет.

Например:

Иная формулировка
второго закона Кирхгофа – сумма
падений напряжений на всех элементах
контура, включая источник ЭДС, равна
нулю:

Например:

Если в ветви имеется
n
последовательно
соединенных элементов с сопротивлением
R_k,
то

То есть падение
напряжения на участке цепи или напряжение
между зажимами ветви, состоящей из
последовательно соединенных элементов,
равно сумме падений напряжений на этих
элемента.

Режимы работы
электрической цепи

Элементами цепи
являются конкретные электрические
устройства, которые могут работать в
различных режимах. Режимы работы как
отдельных элементов, так и всей цепи
характеризуются значениями тока и
напряжения, следовательно, таких режимов
может быть множество.

Идеальные и
реальные источники ЭДС и тока

Идеальным
называется источник ЭДС, напряжение,
на зажимах которого не зависит от тока
протекающего через него. Внутреннее
сопротивление такого источника (R₀=0)
равно нулю. Во всех практических случаях
реальные
источники
ЭДС (или источники питания) не являются
идеальными, так как обладают внутренним
сопротивлением ().

Пусть
источник характеризуется постоянными
ЭДС (E=const)
и внутренним сопротивлением (R₀=const).
По второму закону Кирхгофа можно
записать:

где RI=U
– напряжение
на зажимах внешней цепи; R₀I
– падение
напряжения внутри источника ЭДС.
Одновременно напряжение U
является
напряжением на зажимах источника,
следовательно:

Это уравнение,
описывающее напряжение во внешней цепи
от тока в ней (U=f(I)),
является уравнением внешней
характеристики
источника ЭДС. Это уравнение является
линейным.

Различают следующие
режимы: режим холостого хода, режим
короткого замыкания и номинальный
режим.

Режим холостого
хода – это режим, при котором ток в цепи
равен нулю I=0,
что имеет место при разрыве цепи. В
режиме холостого хода U=E.
Вольтметр
при этом измеряет ЭДС источника.

Режим короткого
замыкания – это режим, когда сопротивление
приемника равно нулю:

,
при

.

Номинальный режим
— расчетный режим, при котором потребитель
работает в условиях указанных в паспорте.
Номинальные значения тока напряжения
и мощности соответствуют выгодным
условиям работы устройства с точки
зрения экономичности, надежности,
долговечности и т.д.

Ток короткого
замыкания может достигать больших
величин, во много раз превышая номинальный
ток. Поэтому режим короткого замыкания
для большинства электроустановок
является аварийным режимом.

Согласованный
режим источника ЭДС и внешней цепи имеет
место, когда сопротивление внешней цепи
равно внутреннему сопротивлению
источника (R=R₀₎.
В этом случае

E=2R₀I_c,

Идеальный
источник тока
– тот источник, у которого создаваемый
ток не зависит от напряжения на его
зажимах, то есть его внутреннее
сопротивление

или его внутренняя проводимость
.
У реального
источника
проводимость не равна нулю
.
Расчет такой цепи ведется с учетом
внутренней проводимости источника
тока: I=I₀—G₀U,
I=f(U).

Соседние файлы в папке лекции эл и эл

Источник

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

Темы кодификатора ЕГЭ: электродвижущая сила, внутреннее сопротивление источника тока, закон Ома для полной электрической цепи.
Сторонняя сила
Закон Ома для полной цепи
КПД электрической цепи
Закон Ома для неоднородного участка

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: электродвижущая сила, внутреннее сопротивление источника тока, закон Ома для полной электрической цепи.

До сих пор при изучении электрического тока мы рассматривали направленное движение свободных зарядов во внешней цепи, то есть в проводниках, подсоединённых к клеммам источника тока.

Как мы знаем, положительный заряд :

• уходит во внешнюю цепь с положительной клеммы источника;

• перемещается во внешней цепи под действием стационарного электрического поля, создаваемого другими движущимися зарядами;

• приходит на отрицательную клемму источника, завершая свой путь во внешней цепи.

Теперь нашему положительному заряду нужно замкнуть свою траекторию и вернуться на положительную клемму. Для этого ему требуется преодолеть заключительный отрезок пути — внутри источника тока от отрицательной клеммы к положительной. Но вдумайтесь: идти туда ему совсем не хочется! Отрицательная клемма притягивает его к себе, положительная клемма его от себя отталкивает, и в результате на наш заряд внутри источника действует электрическая сила $vec{F_E}$ , направленная против движения заряда (т.е. против направления тока).

к оглавлению ▴

Сторонняя сила

Тем не менее, ток по цепи идёт; стало быть, имеется сила, «протаскивающая» заряд сквозь источник вопреки противодействию электрического поля клемм (рис. 1).

Рис. 1. Сторонняя сила

Эта сила называется сторонней силой; именно благодаря ей и функционирует источник тока. Сторонняя сила $vec{F_{CT}}$ не имеет отношения к стационарному электрическому полю — у неё, как говорят, неэлектрическое происхождение; в батарейках, например, она возникает благодаря протеканию соответствующих химических реакций.

Обозначим через $A_{CT}$ работу сторонней силы по перемещению положительного заряда q внутри источника тока от отрицательной клеммы к положительной. Эта работа положительна, так как направление сторонней силы совпадает с направлением перемещения заряда. Работа сторонней силы $A_{CT}$ называется также работой источника тока.

Во внешней цепи сторонняя сила отсутствует, так что работа сторонней силы по перемещению заряда во внешней цепи равна нулю. Поэтому работа сторонней силы по перемещению заряда вокруг всей цепи сводится к работе по перемещению этого заряда только лишь внутри источника тока. Таким образом, $A_{CT}$ — это также работа сторонней силы по перемещению заряда по всей цепи.

Мы видим, что сторонняя сила является непотенциальной — её работа при перемещении заряда по замкнутому пути не равна нулю. Именно эта непотенциальность и обеспечивает циркулирование электрического тока; потенциальное электрическое поле, как мы уже говорили ранее, не может поддерживать постоянный ток.

Опыт показывает, что работа $A_{CT}$ прямо пропорциональна перемещаемому заряду . Поэтому отношение $A_{CT}/q$ уже не зависит от заряда и является количественной характеристикой источника тока. Это отношение обозначается :

$mathcal E = frac{displaystyle A_{CT}}{displaystyle q vphantom{1^a}}.$ (1)

Данная величина называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока. Как видим, ЭДС измеряется в вольтах (В), поэтому название «электродвижущая сила» является крайне неудачным. Но оно давно укоренилось, так что приходится смириться.

Когда вы видите надпись на батарейке: «1,5 В», то знайте, что это именно ЭДС. Равна ли эта величина напряжению, которое создаёт батарейка во внешней цепи? Оказывается, нет! Сейчас мы поймём, почему.

к оглавлению ▴

Закон Ома для полной цепи

Любой источник тока обладает своим сопротивлением , которое называется внутренним сопротивлением этого источника. Таким образом, источник тока имеет две важных характеристики: ЭДС и внутреннее сопротивление.

Пусть источник тока с ЭДС, равной , и внутренним сопротивлением подключён к резистору (который в данном случае называется внешним резистором, или внешней нагрузкой, или полезной нагрузкой). Всё это вместе называется полной цепью (рис. 2).

Рис. 2. Полная цепь

Наша задача — найти силу тока в цепи и напряжение на резисторе .

За время по цепи проходит заряд q = It . Согласно формуле (1) источник тока совершает при этом работу:

$A_{CT} = Eq = EIt.$ (2)

Так как сила тока постоянна, работа источника целиком превращается в теплоту, которая выделяется на сопротивлениях и . Данное количество теплоты определяется законом Джоуля–Ленца:

(3)

Итак, $A_{CT} = Q$ , и мы приравниваем правые части формул (2) и (3):

После сокращения на получаем:

Вот мы и нашли ток в цепи:

$I = frac{displaystyle mathcal E}{displaystyle R + r vphantom{1^a}}.$ (4)

Формула (4) называется законом Ома для полной цепи.

Если соединить клеммы источника проводом пренебрежимо малого сопротивления (R = 0) , то получится короткое замыкание. Через источник при этом потечёт максимальный ток — ток короткого замыкания:

$I_{K3} = frac{displaystyle mathcal E}{displaystyle r vphantom{1^a}}.$

Из-за малости внутреннего сопротивления ток короткого замыкания может быть весьма большим. Например, пальчиковая батарейка разогревается при этом так, что обжигает руки.

Зная силу тока (формула (4)), мы можем найти напряжение на резисторе с помощью закона Ома для участка цепи:

$U = IR = frac{displaystyle mathcal E R}{displaystyle R + r vphantom{1^a}}.$ (5)

Это напряжение является разностью потенциалов между точками и (рис. 2). Потенциал точки равен потенциалу положительной клеммы источника; потенциал точки равен потенциалу отрицательной клеммы. Поэтому напряжение (5) называется также напряжением на клеммах источника.

Мы видим из формулы (5), что в реальной цепи будет — ведь умножается на дробь, меньшую единицы. Но есть два случая, когда .

1. Идеальный источник тока. Так называется источник с нулевым внутренним сопротивлением. При r = 0 формула (5) даёт .

2. Разомкнутая цепь. Рассмотрим источник тока сам по себе, вне электрической цепи. В этом случае можно считать, что внешнее сопротивление бесконечно велико: . Тогда величина R + r неотличима от , и формула (5) снова даёт нам .

Смысл этого результата прост: если источник не подключён к цепи, то вольтметр, подсоединённый к полюсам источника, покажет его ЭДС.

к оглавлению ▴

КПД электрической цепи

Нетрудно понять, почему резистор называется полезной нагрузкой. Представьте себе, что это лампочка. Теплота, выделяющаяся на лампочке, является полезной, так как благодаря этой теплоте лампочка выполняет своё предназначение — даёт свет.

Количество теплоты, выделяющееся на полезной нагрузке за время , обозначим $Q_{polezn}$ .

Если сила тока в цепи равна , то

$Q_{polezn} = I^2Rt.$

Некоторое количество теплоты выделяется также на источнике тока:

$Q_{ist} = I^2rt.$

Полное количество теплоты, которое выделяется в цепи, равно:

$Q_{poln} = Q_{polezn} + Q_{ist} = I^2Rt + I^2rt = I^2(R + r)t.$

КПД электрической цепи — это отношение полезного тепла к полному:

$eta = frac{displaystyle Q_{polezn}}{displaystyle Q_{poln} vphantom{1^a}} = frac{displaystyle I^2Rt}{displaystyle I^2(R+r)t vphantom{1^a}} = frac{displaystyle R}{displaystyle R+r vphantom{1^a}}.$

КПД цепи равен единице лишь в том случае, если источник тока идеальный (r = 0) .

к оглавлению ▴

Закон Ома для неоднородного участка

Простой закон Ома U = IR справедлив для так называемого однородного участка цепи — то есть участка, на котором нет источников тока. Сейчас мы получим более общие соотношения, из которых следует как закон Ома для однородного участка, так и полученный выше закон Ома для полной цепи.

Участок цепи называется неоднородным, если на нём имеется источник тока. Иными словами, неоднородный участок — это участок с ЭДС.

На рис. 3 показан неоднородный участок, содержащий резистор и источник тока. ЭДС источника равна , его внутреннее сопротивление считаем равным нулю (если внутреннее сопротивление источника равно , можно просто заменить резистор на резистор R + r ).

Рис. 3. ЭДС «помогает» току:

Сила тока на участке равна , ток течёт от точки к точке . Этот ток не обязательно вызван одним лишь источником . Рассматриваемый участок, как правило, входит в состав некоторой цепи (не изображённой на рисунке), а в этой цепи могут присутствовать и другие источники тока. Поэтому ток является результатом совокупного действия всех источников, имеющихся в цепи.

Пусть потенциалы точек и равны соответственно и . Подчеркнём ещё раз, что речь идёт о потенциале стационарного электрического поля, порождённого действием всех источников цепи — не только источника, принадлежащего данному участку, но и, возможно, имеющихся вне этого участка.

Напряжение на нашем участке равно: . За время через участок проходит заряд q = It , при этом стационарное электрическое поле совершает работу:

$A_{POL} = Uq = UIt.$

Кроме того, положительную работу совершает источник тока (ведь заряд прошёл сквозь него!):

$A_{CT} = mathcal Eq = mathcal EIt.$

Сила тока постоянна, поэтому суммарная работа по продвижению заряда , совершаемая на участке стационарным электрическим полем и сторонними силами источника, целиком превращается в тепло: $A_{POL} + A_{CT} = Q$ .

Подставляем сюда выражения для $A_{POL}$ , $A_{CT}$ и закон Джоуля–Ленца:

Сокращая на , получаем закон Ома для неоднородного участка цепи:

(6)

или, что то же самое:

(7)

Обратите внимание: перед стоит знак «плюс». Причину этого мы уже указывали — источник тока в данном случае совершает положительную работу, «протаскивая» внутри себя заряд от отрицательной клеммы к положительной. Попросту говоря, источник «помогает» току протекать от точки к точке .

Отметим два следствия выведенных формул (6) и (7).

1. Если участок однородный, то . Тогда из формулы (6) получаем U = IR — закон Ома для однородного участка цепи.

2. Предположим, что источник тока обладает внутренним сопротивлением . Это, как мы уже упоминали, равносильно замене на R + r :

Теперь замкнём наш участок, соединив точки и . Получим рассмотренную выше полную цепь. При этом окажется, что и предыдущая формула превратится в закон Ома для полной цепи:

Таким образом, закон Ома для однородного участка и закон Ома для полной цепи оба вытекают из закона Ома для неоднородного участка.

Может быть и другой случай подключения, когда источник «мешает» току идти по участку. Такая ситуация изображена на рис. 4. Здесь ток, идущий от к , направлен против действия сторонних сил источника.

Рис. 4. ЭДС «мешает» току:

Как такое возможно? Очень просто: другие источники, имеющиеся в цепи вне рассматриваемого участка, «пересиливают» источник на участке и вынуждают ток течь против . Именно так происходит, когда вы ставите телефон на зарядку: подключённый к розетке адаптер вызывает движение зарядов против действия сторонних сил аккумулятора телефона, и аккумулятор тем самым заряжается!

Что изменится теперь в выводе наших формул? Только одно — работа сторонних сил станет отрицательной:

$A_{CT} = mathcal E q = mathcal EIt.$

Тогда закон Ома для неоднородного участка примет вид:

(8)

или:

где по-прежнему — напряжение на участке.

Давайте соберём вместе формулы (7) и (8) и запишем закон Ома для участка с ЭДС следующим образом:

Ток при этом течёт от точки к точке . Если направление тока совпадает с направлением сторонних сил, то перед ставится «плюс»; если же эти направления противоположны, то ставится «минус».

Повторим основные понятия и определения по теме «Закон Ома».

Напомним, что напряжение измеряется в вольтах.

Сила тока измеряется в амперах.

Сопротивление измеряется в омах. Эта единица измерения названа в честь Георга Симона Ома, открывшего взаимосвязь между напряжением, сопротивлением цепи и силой тока в этой цепи.

Основные определения, которые мы используем в решении задач:

Источник тока – это устройство, способное создавать необходимую для существования тока разность потенциалов.

Можно сказать, что источник тока действует, как насос. Он «качает» электроны по проводникам, как водяной насос воду по трубам. Эту аналогию можно продолжить. При этом источник тока совершает работу, за счёт химических реакций, происходящих внутри него.

Если эту работу разделить на переносимый источником заряд q (суммарный заряд всех проходящих через источник электронов), то мы получим величину, которую называют электродвижущей силой или сокращённо ЭДС.

Измеряется эта ЭДС, как и разность потенциалов, в вольтах и имеет примерно тот же смысл.

По определению, сила тока равна отношению суммарного заряда электронов, проходящих через сечение проводника, ко времени прохождения. Измеряется сила тока в амперах (А).

Свойство проводника препятствовать прохождению по нему тока характеризуется величиной, которую назвали электрическим сопротивлением – R. Проходя через проводник, электрический ток нагревает его.

Сопротивление измеряют в омах (Ом).

Сам источник тока тоже обладает сопротивлением. Такое сопротивление принято называть внутренним сопротивлением источника r (Ом).

Именно немецкому учёному Георгу Ому удалось установить, от чего может зависеть электрическое сопротивление проводника. Проведя многочисленные эксперименты, Ом сделал следующие выводы:

Сопротивление проводника тем больше, чем больше его длина.
Сопротивление проводника тем больше, чем меньше его толщина или площадь поперечного сечения.

Кроме того, Ом выяснил, что каждый материал обладает своим электрическим сопротивлением. Величина, которая показывает, каким сопротивлением будет обладать проводник единичной длины и единичной площади сечения из данного материала, называется удельным электрическим сопротивлением: (Ом*мм²/м). Эта величина справочная. Таким образом, получается, что электрическое сопротивление проводника равно:

Рассмотрим задачи ЕГЭ по теме «Закон Ома» для полной цепи.

Задача 1. На рисунке приведён график зависимости напряжения на концах железного провода площадью поперечного сечения 0,05 мм² от силы тока в нём. Чему равна длина провода? Ответ дайте в метрах. Удельное сопротивление железа 0,1 Ом*мм²/м.

Решение:

Из закона Ома для проводника или участка цепи без источника следует:

$displaystyle I=frac{U}{R};$

$displaystyle R=frac{U}{I}.$

По графику: при

Из формулы сопротивления выражаем и находим длину проводника:

Ответ: 10.

Задача 2. Через поперечное сечение проводников за 8 с прошло 10²⁰ электронов. Какова сила тока в проводнике? Ответ дайте в амперах.

Решение:

По определению силы тока:

$displaystyle I=frac{q}{t}.$

Заряд всех электронов: где е — модуль заряда электрона, $e=1,6cdot 10^{-19}$ Кл.

Тогда $displaystyle I=frac{Ncdot e}{t}=frac{10^{20}cdot 1,6cdot 10^{-19}}{8}=2 A.$

Ответ: 2.

Задача 3. Идеальный амперметр и три резистора общим сопротивлением 66 Ом включены последовательно в электрическую цепь, содержащую источник с ЭДС равной 5 В, и внутренним сопротивлением r=4 Ом. Каковы показания амперметра? (Ответ дайте в амперах, округлив до сотых.)

Решение:

По закону Ома для полной цепи:

Тогда $displaystyle I=frac{5}{66+4}=0,07 A.$

Ответ: 0,07.

Задача 4. ЭДС источника тока равна 1,5 В. Определите сопротивление внешней цепи, при котором сила тока будет равна 0,6 А, если сила тока при коротком замыкании равна 2,5 А. Ответ дайте в Ом, округлив до десятых.

Решение:

Сила тока короткого замыкания определяется следующим образом:

Отсюда выражаем и находим внутреннее сопротивление источника:

При внешнем сопротивлении, не равном нулю, сила тока в цепи определяется законом Ома для полной цепи:

Отсюда выражаем сопротивление резистора и находим его:

Ответ: 1,9.

Задача 5. На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из источника постоянного напряжения с ЭДС 5 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, ключа, резистора с сопротивлением 2 Ом и соединительных проводов. Ключ замыкают. Какой заряд протечет через резистор за 10 минут? Ответ дайте в кулонах.

Решение:

Выражаем время в секундах: t = 10 минут = 600 с.

Определяем силу тока по закону Ома для полной цепи:

Внутреннее сопротивление пренебрежимо мало, поэтому r = 0.

По определению силы тока:

$displaystyle I=frac{q}{t}.$

Отсюда Кл.

Ответ: 1500.

Если вам нравятся наши материалы — записывайтесь на курсы подготовки к ЕГЭ по физике онлайн

Спасибо за то, что пользуйтесь нашими материалами.
Информация на странице «ЭДС. Закон Ома для полной цепи» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из разделов нашего сайта.

Публикация обновлена:
08.05.2023

Источник

В этой публикации рассмотрены основные термины, законы и методики вычисления ЭДС магнитной индукции. С помощью представленных ниже материалов можно самостоятельно определить силу тока во взаимосвязанных контурах, изменение напряжения в типовых трансформаторах. Эти сведения пригодятся для решения различных электротехнических задач.

Правило «правой руки», формула ЭДС индукции

Магнитный поток

Известно, что пропускание тока через проводник сопровождается формированием электромагнитного поля. На этом принципе основана работа динамиков, запорных устройств, приводов реле, других приспособлений. Изменением параметров источника питания получают необходимые силовые усилия для перемещения (удержания) совмещенных деталей, обладающих ферромагнитными свойствами.

Однако действительно и обратное утверждение. Если между полюсами постоянного магнита перемещать рамку из проводящего материала по соответствующему замкнутому контуру, начнется перемещение заряженных частиц. Подключив соответствующие приборы, можно регистрировать изменение тока (напряжения). В ходе элементарного эксперимента можно выяснить увеличение эффекта в следующих ситуациях:

перпендикулярное расположение проводника/силовых линий;
ускорение перемещений.

На картинке выше показано, как определять направление тока в проводнике с помощью простого правила.

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии

Для поддержания электрического тока в проводнике требуется внешний источник энергии, создающий все время разность потенциалов между концами этого проводника. Такие источники энергии получили название источников электрической энергии (или источников тока). Источники электрической энергии обладают определенной электродвижущей силой (сокращенно ЭДС), которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов между концами проводника.

Комментарий эксперта

Лагутин Виталий Сергеевич

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

Иногда говорят, что ЭДС создает электрический ток в цепи. Нужно помнить об условности такого определения, так как выше мы уже установили, что причина возникновения и существования электрического тока — электрическое поле.

Источник электрической энергии производит определенную работу, перемещая электрические заряды по всей замкнутой цепи. За единицу измерения электродвижущей силы принят вольт (сокращенно вольт обозначается буквой В или V — «вэ» латинское). ЭДС источника электрической энергии равна одному вольту, если при перемещении одного кулона электричества по всей замкнутой, цепи источник электрической энергии совершает работу, равную одному джоулю:

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии.

В практике для измерения ЭДС используются как более крупные, так и более мелкие единицы, а именно:

1 киловольт (кВ, kV), равный 1000 В;
1 милливольт (мВ, mV), равный одной тысячной доле вольта (10-3 В),
1 микровольт (мкВ, μV), равный одной миллионной доле вольта (10-6 В).

Очевидно, что 1 кВ = 1000 В; 1 В = 1000 мВ = 1 000 000 мкВ; 1 мВ= 1000 мкВ.

В настоящее, время существует несколько видов источников электрической энергии. Впервые в качестве источника электрической энергии была использована гальваническая батарея, состоящая из нескольких цинковых и медных кружков, между которыми была проложена кожа, смоченная в подкисленной воде. В гальванической батарее химическая энергия превращалась в электрическую (подробнее об этом будет рассказано в главе XVI). Свое название гальваническая батарея получила по имени итальянского физиолога Луиджи Гальвани (1737—1798), одного из основателей учения об электричестве.

Многочисленные опыты по усовершенствованию и практическому использованию гальванических батарей были проведены русским ученым Василием Владимировичем Петровым. Еще в начале прошлого века он создал самую большую в мире гальваническую батарею и использовал ее для ряда блестящих опытов. Источники электрической энергии, работающие по принципу преобразования химической энергии в электрическую, называются химическими источниками электрической энергии.

Полезно знать: Как рассчитать мощность электрического тока.

Другим основным источником электрической энергий, получившим широкое применение в электротехнике и радиотехнике, является генератор. В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую. У химических источников электрической энергии и у генераторов электродвижущая сила проявляется одинаково, создавая на зажимах источника разность потенциалов и поддерживая ее длительное время.

Эти зажимы называются полюсами источника электрической энергии. Один полюс источника электрической энергии имеет положительный потенциал (недостаток электронов), обозначается знаком плюс ( + ) и называется положительным полюсом.

Другой полюс имеет отрицательный потенциал (избыток электронов), обозначается знаком минус (—) и называется отрицательным полюсом. От источников электрической энергии электрическая энергия передается по проводам к ее потребителям (электрические лампы, электродвигатели, электрические дуги, электронагревательные приборы и т. д.).

Будет интересно➡ Закон Джоуля Ленца — самая полная теория

Примеры решения задач

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
Электродвижущая сила
Сила тока
Сопротивление
Разность потенциалов

Решение: Электродвижущая сила гальванического элемента есть величина, численно равная работе сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому.

Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории перемещения зарядов.

ЭДС определяется по формуле:

Сила тока определяется по формуле:

Сопротивление определяется по формуле:

Разность потенциалов определяется по формуле:

Правильный ответ:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ	ФОРМУЛЫ
Электродвижущая сила
Сила тока
Сопротивление
Разность потенциалов

Часто задаваемые вопросы

Что такое электродвижущая сила?

Это отношение работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к абсолютной величине этого заряда.

Что такое электрическая цепь?

Набор устройств, которые соединены проводниками, предназначенный для протекания тока.

Как звучит закон Ома для полной цепи?

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

Что такое ЭДС индукции

Вектор магнитной индукции: формула

Отмеченное выше перемещение зарядов создает разницу потенциалов, если контур разомкнут. Представленная формула показывает, как именно будет зависеть ЭДС от основных параметров:

векторного выражения магнитного потока (B);
длины (l) и скорости перемещения (v) контрольного проводника;
угла (α) между векторами движения/ индукции.

Аналогичный результат можно получить, если система составлена из стационарной проводящей цепи, на которую воздействует перемещающееся магнитное поле. Замкнув контур, создают подходящие условия для перемещения зарядов. Если использовать много проводников (катушку) или двигаться быстрее, увеличится сила тока. Представленные принципы с успехом применяют для преобразования механических сил в электроэнергию.

Конструкция ГЭС

Законы Фарадея и Ленца

Линии магнитной индукции

Если рассматривается электромагнитная индукция, формулы этих ученых помогают уточнить взаимное влияние значимых параметров системы. Определение Фарадея позволяет уточнить зависимость ЭДС (E – среднее значение) от изменений магнитного потока (ΔF) и времени (Δt):

E = – ΔF/ Δt.

Промежуточные выводы:

ток увеличивается, если за единицу времени проводник пересекает большее количество силовых магнитных линий;
«-» в формуле помогает учитывать взаимные связи между полярностью Е, скоростью перемещения рамки, направленностью вектора индукции.

Ленц обосновал зависимость ЭДС от любых изменений магнитного потока. При замыкании контура катушки создаются условия для движения зарядов. В таком варианте конструкция преобразуется в типичный соленоид. Рядом с ним образуется соответствующее электромагнитное поле.

Этот ученый обосновал важную особенность индукционной ЭДС. Сформированное катушкой поле препятствует изменению стороннего потока.

Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца

Явление электромагнитной индукции

Электрические и магнитные поля порождаются одними и теми же источниками – электрическими зарядами, поэтому можно предположить, что между этими полями существует определенная связь. Это предположение нашло экспериментальное подтверждение в 1831 г. в опытах выдающегося английского физика М.Фарадея. Он открыл явление электромагнитной индукции.
Явление электромагнитной индукции лежит в основе работы индукционных генераторов электрического тока, на которые приходится вся вырабатываемая в мире электроэнергия.

Магнитный поток

Замкнутый контур, помещенный в однородное магнитное поле
Количественной характеристикой процесса изменения магнитного поля через замкнутый контур является физическая величина называемая магнитным потоком. Магнитным потоком (Ф) через замкнутый контур площадью (S) называют физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции (В) на площадь контура (S) и на косинус угла между вектором В и нормалью к поверхности: Φ = BS cos α. Единица магнитного потока Ф — вебер (Вб): 1 Вб = 1 Тл · 1 м2.

Если вектор магнитной индукции перпендикулярен площади контура, то магнитный поток максимальный.

Если вектор магнитной индукции параллелен площади контура, то магнитный поток равен нулю.

Закон электромагнитной индукции

Опытным путем был установлен закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: Эта формула носит название закона Фарадея.

Классической демонстрацией основного закона электромагнитной индукции является первый опыт Фарадея. В нем, чем быстрее перемещать магнит через витки катушки, тем больше возникает индукционный ток в ней, а значит, и ЭДС индукции.

Правило Ленца

Зависимость направления индукционного тока от характера изменения магнитного поля через замкнутый контур в 1833 г. опытным путем установил русский физик Э.Х.Ленц. Согласно правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. Более кратко это правило можно сформулировать следующим образом: индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать причине, его вызывающей. Правило Ленца отражает тот экспериментальный факт, что всегда имеют противоположные знаки (знак «минус» в формуле Фарадея).

Ленцем был сконструирован прибор, представляющий собой два алюминиевых кольца, сплошное и разрезанное, укрепленные на алюминиевой перекладине. Они могли вращаться вокруг оси, как коромысло. При внесении магнита в сплошное кольцо оно начинало «убегать» от магнита, поворачивая соответственно коромысло. При вынесении магнита из кольца оно стремилось «догнать» магнит. При движении же магнита внутри разрезанного кольца никакого движения не происходило. Ленц объяснял опыт тем, что магнитное поле индукционного тока стремилось компенсировать изменение внешнего магнитного потока.

Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии.

Движение провода в магнитном поле

Как показано в первой формуле (Е = В * l * v * sinα), амплитуда электродвижущей силы в значительной мере зависит от параметров проводника. Точнее – влияние оказывает количество силовых линий на единицу длины рабочей области цепи. Аналогичный вывод можно сделать с учетом изменения скорости перемещения. Следует не забывать о взаимном расположении отмеченных векторных величин (sinα).

Важно! Перемещение проводника вдоль силовых линий не провоцирует индуцирование электродвижущей силы.

Вращающаяся катушка

Обеспечить оптимальное расположение функциональных компонентов при одновременном перемещении сложно, если применять представленный в примере прямой провод. Однако согнув рамку, можно получить простейший генератор электроэнергии. Максимальный эффект обеспечивает увеличение количества проводников на единицу рабочего объема. Соответствующая отмеченным параметрам конструкция – катушка, типичный элемент современного генератора переменного тока.

Для оценки магнитного потока (F) можно применить формулу:

F = B * S * cosα,

где S – площадь рассматриваемой рабочей поверхности.

Формулы для расчета и особенности конструкции типичного генератора

Пояснение. При равномерном вращении ротора происходит соответствующее циклическое синусоидальное изменение магнитного потока. Аналогичным образом меняется амплитуда выходного сигнала. Из рисунка понятно, что определенное значение имеет величина зазора между основными функциональными компонентами конструкции.

ЭДС самоиндукции

Если через катушку пропускать переменный ток, рядом будет формироваться электромагнитное поле с аналогичными (равномерно изменяющимися) силовыми характеристиками. Оно создает переменный синусоидальный магнитный поток, который, в свою очередь, провоцирует перемещение зарядов и образование электродвижущей силы. Данный процесс называют самоиндукцией.

С учетом рассмотренных базовых принципов несложно определить, что F = L * l. Значение L (в генри) определяет индуктивные характеристики катушки. Этот параметр зависит от количества витков на единицу длины (l) и площади поперечного сечения проводника.

Как образуется ЭДС

Идеальный источник ЭДС – генератор, внутреннее сопротивление которого равно нулю, а напряжение на его зажимах не зависит от нагрузки. Мощность идеального источника ЭДС бесконечна. Реальный источник ЭДС, в отличие от идеального, содержит внутреннее сопротивление Ri и его напряжение зависит от нагрузки (рис. 1., б), а мощность источника конечна. Электрическая схема реального генератора ЭДС представляет собой последовательное соединение идеального генератора ЭДС Е и его внутреннего сопротивления Ri.

Будет интересно➡ Законы Кирхгофа простыми словами: определение для электрической цепи

На практике для того чтобы приблизить режим работы реального генератора ЭДС к режиму работы идеального, внутреннее сопротивление реального генератора Ri стараются делать как можно меньше, а сопротивление нагрузки Rн необходимо подключать величиной не менее чем в 10 раз большей величины внутреннего сопротивления генератора, т.е. необходимо выполнять условие: Rн >> Ri

Для того чтобы выходное напряжение реального генератора ЭДС не зависело от нагрузки, его стабилизируют применением специальных электронных схем стабилизации напряжения. Поскольку внутреннее сопротивление реального генератора ЭДС не может быть выполнено бесконечно малым, его минимизируют и выполняют стандартным для возможности согласованного подключения к нему потребителей энергии. В радиотехнике величины стандартного выходного сопротивления генераторов ЭДС составляют 50 Ом (промышленный стандарт) и 75 Ом (бытовой стандарт).

Например, все телевизионные приемники имеют входное сопротивление 75 Ом и подключены к антеннам коаксиальным кабелем именно такого волнового сопротивления. Для приближения к идеальным генераторам ЭДС источники питающего напряжения, используемые во всей промышленной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре, выполняют с применением специальных электронных схем стабилизации выходного напряжения, которые позволяют выдерживать практически неизменное выходное напряжение источника питания в заданном диапазоне токов, потребляемых от источника ЭДС (иногда его называют источником напряжения).

На электрических схемах источники ЭДС изображаются так: Е — источник постоянной ЭДС, е(t) – источник гармонической (переменной) ЭДС в форме функции времени. Электродвижущая сила Е батареи последовательно соединенных одинаковых элементов равна электродвижущей силе одного элемента Е, умноженной на число элементов n батареи: Е = nЕ.

Постоянный ток и ЭДС.

Взаимоиндукция

Если собрать модуль из двух катушек, в определенных условиях можно наблюдать явление взаимной индукции. Элементарное измерение покажет, что по мере увеличения расстояния между элементами уменьшается магнитный поток. Обратное явление наблюдается по мере уменьшения зазора.

Чтобы находить подходящие компоненты при создании электрических схем, необходимо изучить тематические вычисления:

можно взять для примера катушки с разным количеством витков (n1 и n2);
взаимоиндукция (M2) при прохождении по первому контуру тока I1 будет вычислена следующим образом:

M2 = (n2 * F)/ I1

после преобразования этого выражения определяют значение магнитного потока:

F = (M2/ n2) *I1

для расчета эдс электромагнитной индукции формула подойдет из описания базовых принципов:

E2 = – n2 * ΔF/ Δt = M 2 * ΔI1/ Δt

При необходимости можно найти по аналогичному алгоритму соотношение для первой катушки:

E1 = – n1 * ΔF/ Δt = M 1 * ΔI2/ Δt.

Следует обратить внимание, что в этом случае значение имеет сила (I2) во втором рабочем контуре.

Совместное влияние (взаимоиндукцию – М) рассчитывают по формуле:

M = K * √(L1 * l2).

Специальным коэффициентом (K) учитывают действительную силу связи между катушками.

Где используются разные виды ЭДС

Перемещение проводника в магнитном поле применяют для генерации электроэнергии. Вращение ротора обеспечивают за счет разницы уровней жидкости (ГЭС), энергией ветра, приливами, топливными двигателями.

Принцип действия трансформатора

Различное количество витков (взаимоиндукцию) применяют для изменения нужным образом напряжения во вторичной обмотке трансформатора. В таких конструкциях взаимную связь увеличивают с помощью ферромагнитного сердечника. Магнитную индукцию применяют для возникновения мощной отталкивающей силы при создании ультрасовременных транспортных магистралей. Созданная левитация позволяет исключить силу трения, значительно увеличить скорость передвижения поезда.

Электромагнитная индукция

Мы знаем, что проводник с током, помещенный в магнитное поле, приходит в движение. Это обусловлено явлением магнитной индукции. Существует и другое очень важное явление, в известном смысле обратное явлению магнитной индукции: при движении замкнутого проводника в магнитном поле в нем появляется электрический ток. Это явление называется электромагнитной индукцией.

Возьмем проводник, концы которого замкнуты на гальванометр (прибор для обнаружения малых электрических токов, можно использовать микроамперметр), и быстро пересечем этим проводником поле магнита (рисунок 1). При этом мы заметим, что стрелка гальванометра отклонится в тот момент, когда проводник пересечет магнитное поле. Следовательно, по проводнику в этот момент пройдет электрический ток.

Рисунок 1. Электромагнитная индукция. При быстром пересечении проводником магнитных силовых линий в проводнике возникает электрический ток.

Пересечем теперь магнитное поле проводником в обратном направлении. Стрелка гальванометра снова отклонится, но уже в противоположную сторону. Это говорит о том, что по проводнику снова прошел электрический ток, но уже в обратном направлении.

Отсюда можно сделать вывод, что при пересечении проводником магнитного поля в проводнике возникает ЭДС, направление которой зависит от направления движения проводника. Эта ЭДС называется индуктированной ЭДС или ЭДС индукции, то есть наведение ЭДС в проводнике и есть не что иное, как явление электромагнитной индукции (не следует смешивать с магнитной индукцией!).

Наведение ЭДС индукции при движении проводника в магнитном поле объясняется следующим образом. При движении проводника вместе с ним движутся и свободные электроны, находящиеся в нем. При изучении магнитной индукции мы узнали, что на электрические заряды, движущиеся в магнитном поле, действует сила в направлении, перпендикулярном направлению магнитного потока. Поэтому при движении электронов вместе с проводником, пересекающим магнитные силовые линии, на электроны будут действовать силы, заставляющие их перемещаться вдоль проводника, что и приводит к возникновению электрического тока в нем.

Явление электромагнитной индукции имеет большое значение в электро- и радиотехнике, поэтому мы остановимся на нем несколько подробнее.

Попробуем производить перемещение проводника в магнитном поле с различной скоростью. При этом мы заметим, что стрелка гальванометра будет отклоняться тем больше, чем быстрее наш проводник пересекает магнитное поле. При очень медленном перемещении проводника в нем совершенно не возникает тока или, говоря точнее, ток будет настолько мал, что наш гальванометр не в состоянии его обнаружить.

Далее обратим внимание на то обстоятельство, что, вдвигая проводник в пространство между полюсами магнита, мы тем самым увеличиваем число магнитных силовых линий, охватываемых замкнутым контуром проводника, а при обратном перемещении проводника уменьшаем число этих линий, или, другими словами, в первом случае магнитный поток, охватываемый нашим замкнутым контуром, увеличивается, а во втором случае уменьшается. С этой точки зрения возникновение индукционного тока в замкнутом проводящем контуре мы можем объяснить как результат изменения величины магнитного потока внутри контура; большие или меньшие отклонения стрелки при разных скоростях движения проводника свидетельствуют о том, что ЭДС индукции зависит от скорости изменения магнитного потока внутри контура.

При быстром возрастании (или убывании) магнитного потока внутри контура в нем наводится большая ЭДС индукции, а при медленном возрастании (или убывании) — малая.

На принципе электромагнитной индукции основано устройство электродинамических микрофонов, звукоснимателей , трансформаторов, электроизмерительных приборов, генераторов электрического тока и т. д.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Электродвижущая сила

Определение

Электродвижущей силой источника тока называют силы не электростатического происхождения, действующие внутри указанных устройств и перемещающие электрические заряды против электростатического поля, которое создаёт необходимую разность потенциалов.

Природа у электродвижущих сил может быть самой разной. В гальванических источниках электрического тока они возникают благодаря энергии, высвобождающейся в химических реакциях между веществом электродов и электролитов. В генераторах постоянного тока они создаются энергией магнитного поля и механической энергией вращения якоря.

Формула расчета ЭДС в электрических цепях, состоящих из замкнутых контуров

Работа электростатических сил равна нулю, ведь заряды (электроны) приходят практически в то же место откуда вышли. Не равна нулю только результирующая работа электродвижущих сил цепи.

Её величина определяется формулой электродвижущей силы:

Формула

Формула ЭДС:

[varepsilon=frac{A}{q}].

Именно этому равна электродвижущая сила. A – работа сторонних сил, т. е. ЭДС.

Обратите внимание, направлением ЭДС считается направление, в котором внутри источника перемещаются именно положительные заряды. Часто оно противоположно направлению перемещения реальных носителей заряда, в качестве которых в подавляющем большинстве случаев выполняют электроны.

Если источник тока только один, то направление ЭДС в цепи такое же, как у него.

Размерность электродвижущей силы не равна размерности силы или работы. В системе СИ величина ЭДС измеряется в вольтах. Это мера разности потенциалов, которая создаётся на зажимах при разомкнутом генераторе.

Электродвижущая сила цепи и напряжение

Представим электрическое поле. Рассмотрим в нём произвольную кривую, соединяющую между собой точки A и B. Для дальнейшего объяснения на выбранной линии следует указать положительное направление.

Напряжение на этой кривой будет равняться:

[U=int_{l} E d l]

Под напряжённостью поля, как известно, понимают силу, действующую на помещённый в него единичный положительный заряд. Интеграл в данном случае – работа по перемещению заряда по кривой.

Значение напряжения станет равно разности потенциалов на концах нашей линии: U = φ1 – φ2.

Какую форму имеет кривая, совершенно безразлично. Важны лишь её начальные и конечные точки.

Давайте подробнее изучим циркуляцию вектора напряжённости по замкнутому контуру L.

Выделим на указанном контуре точки A и B. Они разделят его на два криволинейных незамкнутых отрезка. Учитывая предыдущие формулы, имеем.

[oint_{L} E d l=oint_{A}^{B} E d l=varphi 1-varphi 2=varphi 2-varphi 1=0]

Из этого легко сделать вывод, что циркуляция вектора напряжённости по контуру, если он замкнут, равняется нулю. E и dl – векторные величины.

Определение

Электродвижущей силой в теории электричества принято считать циркуляцию вектора напряжённости по произвольному замкнутому контуру.

[varepsilon=oint_{L} E d l=0]

Если поле электростатическое, то ЭДС замкнутого контура (каким бы он ни был) равна нулю.

Закон Ома для участка цепи с электродвижущей силой тока

Рассмотрим один из самых простых случаев – электрическую цепь с химическим источником ЭДС, элементом Вольта. Он состоит из двух электродов (медного и цинкового), погружённых в раствор кислоты.

Электродвижущая сила в этом случае создаётся следующим образом: цинк при растворении в кислоте теряет положительно заряженные атомы, приобретая тем самым отрицательный потенциал, а медь становится положительно заряженной. В результате возникает сторонняя ЭДС. Находится она в очень тонком слое, отделяющем электролит от цинкового и медного электродов. Когда цепь замыкают, на сопротивлениях двух частей цепи (внешней и внутренней) возникает разность потенциалов и начинает течь ток I.

Для простоты расчётов будем исходить из того, что сопротивления на всех участках цепи распределены равномерно по всему контуру L.

Из закона сохранения энергии следует, что работа, совершаемая электрическим полем при движении заряда q по внешней цепи и в электролите будет равняться

A_q = (φ1 – φ2)*q + (φ3 – φ4)*q

Общую работу сторонних сил можно записать как

Ɛ_q= A_st = (φ3 – φ2)*q + (φ1 – φ4)*q

Приравняв обе части двух предыдущих выражений, получим

A_q= A_st

Формула явно указывает на то, что работа сторонних сил и работа электрического поля равны между собой.

Из закона Ома следует, что

φ1 – φ2 = I*R, а φ3 – φ4 = I*r

От сюда следующий вид закона Ома с электродвижущей силой.

Ɛ = I*(R + r)

Справедлив он только для замкнутой цепи.

О втором правиле Кирхгофа

Полученная формула говорит, что электродвижущая сила равна сложенным друг с другом произведениям силы тока на все сопротивления, составляющих замкнутую цепь.

Ɛ = I*R + I*r

Это очень важное утверждение. Часто его именуют Вторым правилом Кирхгофа. Оно относится ко всем замкнутым цепям, какими бы они ни были.

Важно

По-другому это правило можно сформулировать так – в любом электрическом замкнутом контуре алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления, через которые они протекают равняется ЭДС в указанном контуре.

Сопротивления могут считаться не только положительными, но и отрицательными. Если направление тока совпадает с выбранным направлением обхода контура, то сопротивление признают положительным. Если не совпадает – отрицательным.

Электродвижущая сила тока считается положительной, в том случае, если в его источнике произошёл переход от отрицательного полюса к положительному.

Когда в направлении токов нельзя быть уверенным, его можно выбрать произвольно. Из-за этого после вычислений может получиться отрицательное число. Это признак того что на самом деле ток идёт в противоположную сторону.

Впрочем, здесь всё условно. У многих ток ассоциируется с бегущими по проводнику отрицательно заряженными электронами. Тем не менее за направление тока всегда принимают именно направление положительных движущихся зарядов. Расчётам и пониманию сути физических явлений, относящихся к этому разделу физики подобное никак не мешает. Разве что в самом начале, пока не появилась привычка.

Формула

Математическая запись правила Кирхгофа выглядит следующим образом:

[sum_{m=1}^{N} varepsilon m=sum_{m=1}^{N} I m R m].

N – число участков, на которые мы разбили контур.

Данная формула позволяет очень легко рассчитывать достаточно сложные цепи, т. к. получаем систему независимых уравнений, легко решаемую с математической точки зрения. То что самостоятельно, на листе бумаги расчёты будут громоздкими – не проблема. Даже простейший не очень мощный компьютер с вычислениями может справиться весьма быстро.

Формула

Количество независимых контуров определяется по формуле:

[n2 = p – m + 1].

p – общее количество ветвей в цепи, m – общее количество узлов в цепи.

Источник

Физический смысл тока и напряжения

Часть 10

«посвящается всем истинным любителям естествознания»

Дейна Сергей Алексеевич

Теория без практики мертва.

Практика без теории слепа.

Краткое содержание 10-й части:

1. Вступление

2. Предыстория

3. Явление ЭДС самоиндукции

4. Полярность ЭДС

5. Вытекающие следствия

6. Существует ли вихревое электрическое поле?

7. Выводы

1. Вступление

Благодарю всех, кто словом и делом помогает развитию проекта. Напомню, что желающие могут для поддержки канала перечислять небольшие суммы денег. Ссылки для перечисления донатов и номера карт указаны внизу под видео.

Катушка и конденсатор являются ключевыми элементами всех устройств, которые создавал Н. Тесла, поэтому без должного понимания особенностей этих замечательных устройств невозможно будет понять работу многих схем и успешно проектировать новые устройства. Как я и обещал в предыдущей работе (о диэлектрике в конденсаторе), в этой работе основной акцент будет сделан на участии внешней среды в работе катушки индуктивности.

Это предпоследняя, 10 работа из цикла «Физический смысл тока и напряжения». Целью данной работы является попытка согласования между собой некоторых явлений, имеющих электрическую природу, которые в современной физике либо находятся в противоречии, либо являют собой парадокс.

Поставлена точка в вопросе исследования скалярного магнитного поля, выявлен механизм самоиндукции, природы магнитного поля, электрического поля и многое другое.

В данной работе заложены основы промежуточной корпускулярной концепции электричества, которая основана не на виртуальных математических моделях, а на физическом опыте и его анализе.

В очередной раз повторю, что любая модель, в том числе и в особенности математическая, является одновременно и благословением, и проклятием. Благословением – поскольку помогает нам прогнозировать и выявлять взаимосвязи между вещами и явлениями, а проклятием – поскольку сильно сужает круг наших понятий, которые были задействованы при моделировании, оставляя вне круга внимания многие другие важные явления и понятия. Для фанатов модель всегда является основанием для профанации науки, действуя односторонне в пользу заказчиков действий такого рода.

Поэтому, как только мы остановили свой выбор на той или иной модели для дальнейшей работы, всегда надо помнить, что этим мы сильно упростили восприятие Мироздания, так как вне круга нашего внимания осталось бесконечное количество других явлений и эффектов!

Каждый человек должен стремиться наилучшим образом делать то, что он умеет. При этом, учитывая, что накопление умений неизбежно переводит человека в новое качество, повышая его духовный статус, получается, что наивысшим умением каждого человека будет способность воспринимать идеи, выше которых есть только восприятие Голоса Безмолвия.

К сожалению, через несколько ступеней развития одним прыжком не перепрыгнешь, поэтому придётся временно остановиться на промежуточной концепции, основанной на корпускулярном строении вещества, то есть на частицах. В будущем на смену ей придёт волновая концепция вещества, как только она будет окончена.

2. Предыстория

Несколько работ на моём канале было посвящено теме ЭДС самоиндукции катушки индуктивности. Напомню те основные результаты, которые были полученные на основании проведённых опытов. «Физический смысл тока и напряжения. Часть 3».

1. На схеме слева полярность ЭДС на катушке индуктивности отличается от полярности ЭДС на рис. справа.

2. На рис. справа наибольшее значение имеет полярность ЭДС на концах катушки индуктивности, так как в это время ток в катушке ещё равен нулю, при этом катушка индуктивности ведёт себя как источник энергии.

Для наглядности уберём из рисунков все детали, не относящиеся к данному явлению, и преобразуем его. Учитывая, что в момент замыкания цепи конденсатор всегда можно мысленно заменить перемычкой из провода, покажем это на схеме ниже:

На рисунке слева мы видим полярность ЭДС в момент начала зарядки конденсатора, а справа диаграмму изменения тока и ЭДС в катушке. Почему же в момент замыкания цепи тока ещё нет, а ЭДС есть? Ведь, если катушку заменить активным сопротивлением, то ток появится сразу при замыкании цепи, но в цепи катушки его почему-то нет. Почему?

Тока нет, так как в катушке возникла ЭДС самоиндукции, полярность которой препятствует протеканию этого тока. Действительно, ЭДС батареи равна 9В и ЭДС самоиндукции на концах катушки тоже равна 9В. При этом полярности обоих ЭДС направлены друг против друга. Действительно, соединив, таким образом, два источника, в такой цепи тока быть не может.

Как появилась эта ЭДС, ведь ни один заряд ещё не двинулся в цепи? Отсюда вывод: ЭДС самоиндукции у катушки не имеет никакого отношения к току в катушке и магнитному полю, как об этом пишут в учебниках, так как в начальный момент ток в цепи катушки ещё равен нулю, как и само магнитное поле.

На рисунке ниже показан момент окончания зарядки.

3. Почему при питания 9 В напряжение на конденсаторе возросло до 18 Вольт? Разгадка заключается в процессах, протекающих в среде, которая находится внутри каркаса, на котором намотана катушка.

На диаграмме видно, что ток в катушке индуктивности (в конце зарядки конденсатора) снова достиг значения нуля, полярность ЭДС сменилась обратной, а её величина из-за тепловых потерь в проводниках и токах утечки в конденсаторах несколько снизилась. При этом катушка индуктивности вместо приёмника энергии стала её источником. Зато теперь удивляет величина напряжения и его полярность на обкладках конденсатора. Почему-то величина напряжения равна не 9 Вольтам, как у ЭДС источника питания, а в два раза больше и достигает почти 18 Вольт (без учёта потерь тока на омическом сопротивлении проводников), а полярность напряжения на обкладках конденсатора теперь соответствует полярности на активной нагрузке.

Ниже на диаграмме приведён участок синусоиды тока и напряжения в катушке индуктивности. Надо принять во внимание, что сигнальный и общий концы щупа осциллографа можно по-разному менять местами, из-за чего на различных диаграммах полярность напряжения может быть иной, но на концах катушки полярность ЭДС самоиндукции никогда не меняется. Поэтому в каждом конкретном случае надо следить за подключением щупов осциллографа, чтобы правильно снять сигнал и правильно его интерпретировать.

Итак, вначале катушка выступает источником ЭДС, значение которой в точности равно значению ЭДС источника питания, то есть +9 Вольтам. Затем напряжение на катушке уменьшается до нуля, после чего оно продолжает уменьшаться вплоть до достижения значения –9 Вольт (за минусом потерь активного характера). Если сложить +9В – 0 = +9В , 0 – (–9В) = +9В , (+9В) + (+9В) = 18В, то мы получим полный размах колебания напряжения, равный +18 Вольтам (смотрите диаграмму), а это и есть напряжения зарядки конденсатора. Именно по этой причине при снятии осциллограммы на катушке осциллограф был переведён в режим измерения переменного напряжения (AC), так как напряжение на концах катушки индуктивности реально изменяет свою полярность, а при снятии осциллограммы на конденсаторе – в режим DC, так как полярность напряжения на конденсаторе не изменилась.

Кроме того, мы видим, что в 4-й четверти периода катушка (в цепи переменного тока) является потребителем энергии, но в нашем случае она, наоборот, является источником энергии — тока в цепи нет. Почему это так?

Ответ на этот непростой вопрос можно получить только при условии, если удастся разобраться с процессами, протекающими в цепи конденсатора — партнёра катушки индуктивности.

Для этого надо получить ответы на следующие вопросы:

1) чем объяснить появление на катушке обратной ЭДС самоиндукции?

2) почему в момент зарядки катушки индуктивности она ведёт себя как обрыв цепи?

3. ЭДС самоиндукции

Но всё сказанное выше — это только факты, а где понимание происходящего? Прочтём цитату из старого учебника «Основы электротехники сильных токов», изданного в 1932 году (стр. 137):

«Направление электродвижущей силы самоиндукции определим по правилу Максвелла: если смотреть по направлению силовых линий, то для случая магнитного потока индуктированная электродвижущая сила будет направлена против движения часовой стрелки.

На рисунке 182 направление электродвижущей силы самоиндукции для рассматриваемого случая обозначено двойной стрелкой.

Итак, мы видим, что в момент замыкания цепи катушки в ней же самой индуктируется электродвижущая сила самоиндукции обратного направления с электродвижущей силой батареи Е или вообще источника питания».

Примечание. Обозначение полярности E – ЭДС у батареи в те времена было иным.

В результате ток, наводимый в катушке от внешней среды, уменьшился до нуля, а ток от батареи наоборот, увеличился до максимального значения. Всё сказанное в учебнике полностью подтверждается опытом, о котором шла речь в начале этой работы.

Обратите внимание, насколько правильно в учебнике построены предложения и как верно описан процесс самоиндукции. К недостаткам изложения относится то, что отсутствует описание механизма явления самоиндукции, его физического смысла. Абсолютно правильно сказано о том, что препятствие увеличению тока в катушке оказывает не магнитное поле, как об этом пишут в современных учебниках, а препятствует именно ЭДС, наведённая (индуктированная) средой в катушке, но со стороны внешней среды. Но об этом академическая наука слышать не хочет, объявив эту внешнюю среду пустотой, а в лучшем случае – физическим вакуумом. А что с НЕГО взять – пустота она и а Африке пустота. Теперь ещё выдумали какую-то тёмную материю, которой до сих пор, кстати, не дали никакого определения. Чего её выдумывать, если – это тонкая материя, о которой тысячи лет назад знали все посвящённые в тайны Мироздания.

Остаётся добавить, что в катушке происходит своего рода противоборство двух ЭДС, которое заканчивается в пользу ЭДС батареи питания, поскольку у неё всегда больше ресурсов, чем у внешней среды, и она дольше способна оказывать противодействие ЭДС, наводимой средой.

4. Полярность (направление) ЭДС

В тексте много сказано об электродвижущей силе (ЭДС), которую почему-то стали называть индуктированным электрическим полем. Но в проводнике не может быть электрического поля, так как природа электричества – лучевая.

Электрическое и магнитное поле, элементарные заряды – это явления иного, тонкого Плана Бытия. Ток, напряжение (ЭДС), вещественные заряды – это явления плотного Плана Бытия.

Надо отметить, что характеристикой ЭДС является её величина и направление. Иногда термин направление удобно заменить термином полярность и обозначать её символами (+) и (–).

В физике ЭДС измеряют в Вольтах и обозначают силовыми линиями, которые начинаются от положительного полюса и заканчиваются стрелкой на отрицательном полюсе. В простейшем случае полярность ЭДС (как и направление силовых линий электрического поля), обозначают стрелкой, которая имеет направление от плюса к минусу. Такое обозначение будет принято и здесь. Ниже на рисунке показан источник питания (ЭДС) и его возможные обозначения.

Почему стрелка указывает направление от минуса к плюсу, будет сказано ниже.

Для того чтобы показать, каким образом принято обозначать полярность электрического поля, снова обратимся к опыту (который легко сможет повторить каждый желающий) и потом сделаем выводы.

Начнём с рисунка, на котором изображён сердечник тороидального трансформатора, две обмотки которого обозначены проводниками, проходящими через отверстие в сердечнике (см. работу на моём канале «Как работает трансформатор?»).

Подключим источник переменного напряжения (ЭДС), изменяющегося по синусоидальному закону к первичной обмотке трансформатора, как это показано на рисунке ниже и будем рассматривать процесс в течение первой четверти периода.

Видно, что в первичной обмотке трансформатора (по верхнему проводнику) течёт ток от плюса к минусу (как это принято в электротехнике). Что же происходит во вторичной обмотке трансформатора, то есть в нижнем проводнике в течение первой четверти периода?

Мы видим, что полярность ЭДС источника питания полностью совпадает с полярностью ЭДС, которая наводится внешней средой во вторичной обмотке трансформатора. Но ток, протекающий во вторичной обмотке, движется не от плюса к минусу (как в нагрузке), а от минуса к плюсу, как это показано на рисунке выше, что характерно для всех источников ЭДС.

Надо отметить, что главным препятствием к пониманию ЭДС самоиндукции является наша привычка, согласно которой вторичная обмотка трансформатора не считается источником ЭДС. Согласно учебнику ток во вторичной обмотке трансформатора наводится не по причине изменения ЭДС, а в результате изменения магнитного поля в сердечнике трансформатора, но это не так. Всё это было показано в ролике «Как работает трансформатор?».

Ток в обмотке трансформатора всегда является лишь следствием изменения ЭДС в первичной обмотке, а так же зависит от типа нагрузки (индуктивной, активной или ёмкостной).

Теперь посмотрим, что будет, если соединить двумя перемычками начала и концы двух обмоток трансформатора, как это показано не рисунке ниже?

Тогда токи в первичной обмотке и во вторичной обмотке скомпенсируют друг друга. Таким образом, мы и получим явление, которое мы и наблюдали на опыте под названием ЭДС самоиндукции. Теперь наглядно видно, что в одном и том же проводнике одновременно действует не одна, а две ЭДС (но не в двух, а в одном проводнике), при этом одна из них – ЭДС источника питания, а другая ЭДС наводится в проводнике со стороны внешней среды.

Во второй четверти периода полярность ЭДС меняется на обратную, но эту часть работы трансформатора мы рассмотрим ниже.

В связи с этим можно взять за правило: существует два источника – ЭДС источника питания и ЭДС, наводимая в проводнике окружающей средой, в последней при ускорении зарядов запасается энергия источника питания в виде магнитного поля. При этом полярность ЭДС в обоих случаях одинакова.

Именно об этом и пойдёт дальше речь в этой работе.

5. Вытекающие следствия

Что такое среда и вещество?

Пора изменить наше отношение к веществу, а также внешней среде, электрическому заряду, магнитному и электрическому полю.

Среда и вещество – это совершенно разные субстанции, это разные Планы Бытия.

Вещество мы называем плотной материей, которое относится к плотному Плану Бытия.

Окружающая среда относится к тонкому Плану Бытия, которую древние философы называли эфиром, а современные физики – физическим вакуумом.

Тонкая материя пропитывает собой вещество – плотную материю, как вода пропитывает собой губку. Отсюда вещество для эфира представляет собой вполне рыхлую структуру.

Что такое электрическое поле?

Электрическое поле на самом деле представляет собой продольные квазистатические обменные процессы между всеми электрическими зарядами, принадлежащими двум соседним Планам Бытия. Поток фотонов можно сравнить с водопадом, в котором падающий поток воды всё время остаётся неизменным, квазистатическим. Электрическое поле – это такой же квазистатический поток фотонов колоссальной мощности, входящих и выходящих из зарядов. Хотя поток фотонов и не фиксируется большинством физических приборов (из-за их огромной частоты), зато сами электрические заряды являются и детекторами, и доказательством существования этого потока.

Между двумя соседними Планами Бытия – Плотным и Тонким Планами осуществляется энергоинформационный обмен за счёт электрически нейтральных посредников – фотонов определённой частоты. Это становится возможным потому, что элементарные заряды как бы «дышат» с огромной (по нашим меркам) частотой, то есть поглощают и излучают эти фотоны (космическое излучение, лучистую энергию). В работе «Что такое электрический заряд?» вкратце об этом было сказано. Для одного Плана Бытия такой поток несёт информацию (потенциал), а для другого Плана этот же поток несёт энергию (динамика).

Несмотря на то, что фотоны электрически нейтральны, они способны оказывать воздействие на электрические заряды. Сами электрические заряды можно рассматривать как миниатюрные станции преобразования энергии в информацию и наоборот. Именно эти обменные потоки, которые непрерывно испускаются и поглощаются элементарными зарядами, осуществляемые фотонами и есть то, что мы называем электрическим полем.

Потоки фотонов всегда прямолинейны, и нет силы, способной изменить их направление, кроме таких же потоков фотонов, направленных друг на друга. На этом основании можно сделать вывод, что никакого вихревого электрического поля в Природе существовать не может, так как магнитное поле имеет иную, чем электрическое поле природу, поэтому оно не способно изменять направление потоков электрически нейтральных фотонов, а, следовательно, и электрического поля. Поэтому между магнитным и электрическим полем не существует симметричного взаимодействия, как это вытекает из знаменитых формул Максвелла, другими словами, проявления этих полей несимметричны.

На рисунке ниже показаны разноимённые заряды + и –, а стрелками показаны потоки обменных частиц – лучистой энергии, которые «вдыхают и выдыхают» электрические заряды с огромной частотой. Думаю, что сказанного уже будет достаточно, чтобы можно было продолжить изложение дальше (см. работу «Что такое электрические заряды?»).

Какие бывают электрические заряды?

Электрические заряды по природе бывают только элементарными и вещественными.

Элементарные заряды являются элементами эфира – тонкой материи, а вещественные заряды – элементами плотной материи. В будущей волновой концепции Мироздания мы их будем называть стоячими волновыми пакетами.

Вещество имеет свойство переносить элементарные заряды. Так же, как пластиковая расчёска при трении может стать носителем электрических зарядов, так и мельчайшие частицы вещества могут становиться носителями электрических зарядов. При натирании шерстью эбонитовая палочка электризуется отрицательно, а стеклянная палочка при натирании шёлком накапливает положительные заряды. Точно так и мельчайшие частицы материи могут переносить электрические заряды разного знака. Но ни электрон, ни протон сами зарядами не являются. Физики договорились считать, что электроны являются носителями отрицательного заряда, а протоны переносят положительный заряд.

Так как элементарные заряды обитают в среде, но могут переноситься веществом (как расчёска переносит заряд), то если организовать движение носителей заряда в плотной материи, мы можем организовать движение в тонкой среде – эфире, благодаря этому мы можем устанавливать связь между плотной материей и тонкой материей (эфиром). Например, возбуждая в проводниках движение вещественных зарядов (ток), в среде тут же возбуждается вихревое движение элементов эфира, которое мы воспринимаем как магнитное поле.

Что такое магнитное поле вообще?

Итак, нам сегодня известны две основные формы движения в тонком Плане – эфире, которые, принято называть электрическим и магнитным полем.

Выше было сказано, что за счёт переноса элементарных зарядов элементами плотной материи у нас имеется возможность синхронизировать между собой движение в плотной и тонкой материи, то есть:

1) движение вещественных зарядов в плотной материи и магнитное поле в тонкой материи;

2) ЭДС в проводнике и магнитное поле в эфире.

Уже было сказано, что такая синхронизация становится возможной благодаря посредникам между двумя Планами Бытия, которыми являются элементарные электрические заряды. Отсюда следует, что явления электрического и магнитного поля могут существовать только в эфире, то есть в среде, окружающей собой вещество. В веществе никаких электрических или магнитных полей возникать не может, а только ЭДС и электрический ток. Иллюзия возникновения магнитного или электрического поля в веществе возникает из-за того, что тонкая материя полностью проницает и включает в себя плотную материю. Благодаря этому движение в тонком Плане Бытия обволакивает собой движение в плотном Плане, что и создаёт иллюзию проявления электрического и магнитного поля в плотном Плане. Ниже на рисунке показано, как можно себе это представить:

На рисунке показан участок проводника, в котором движется положительный заряд. Так как среду (эфир) и движение в ней мы непосредственно наблюдать не можем, то на рисунке движение в среде можем проявить в виде вихря дыма вокруг движущегося по проводнику электрического заряда, который представляет собой тор.

Когда заряд останавливается, то в среде этот вихрь вокруг проводника исчезает. Поэтому надо различать три варианта движения заряда: с ускорением, с постоянной скоростью и с замедлением. Каждый из них приводит к различным эффектам в эфире. Об этом и рассказывается в этой работе.

Дымовое кольцо может служить простейшей моделью движения в эфире, которое возбуждается в результате движения электрического заряда в среде (более тонкий механизм этого в данной работе рассматриваться не будет). Тор на рисунке и есть изображение вихря в эфире, который мы воспринимаем как магнитное поле вокруг проводника с током.

Для простоты изложения показан лишь один движущийся в проводнике заряд. Понятно, что множество движущихся в проводнике зарядов объединят в тонкой материи свои элементарные вихри и сольются в один, вытянутый вдоль проводника, что мы и наблюдаем на опыте в виде магнитного поля вокруг проводника с током. Направление вектора V для движущегося отрицательного заряда необходимо изменить на обратное, а остальное останется прежним.

Надо отметить, что в материи, находящейся в твёрдом агрегатном состоянии проявление вихревого движения невозможно, поэтому оно вырождается в явление продольной и поперечной деформации вещества, которые известны нам как сжатие, растяжение, а также как скручивание, выпрямление.

Так как эфир не является твёрдым телом, то в нём, наоборот, всегда будет возбуждаться вихревое движение, которое мы воспринимаем как явление, которое по недоразумению мы назвали магнитным полем.

Само вихревое движение можно разложить на две компоненты – поперечную компоненту и продольную. Именно эти две компоненты (которые нам кажутся существующими обособленно друг от друга) мы и называем векторным и скалярным магнитным полем.

Две компоненты вихревого движения можно представить в виде (взаимосвязанных между собой двух катетов прямоугольного треугольника а² +в² = с²), где каждый катет представляет собой одну из компонент единого результирующего вихревого движения в эфире.

В качестве модели, иллюстрирующей взаимосвязь между продольной и поперечной компонентами вихревого движения, можно предложить детскую игру, в которой приводится во вращение пуговица на нитке. Обязательно проделайте этот опыт, чтобы на опыте увидеть, как именно взаимосвязаны между собой возвратно-поступательное и вращательное движения. Кто не знаком с этой игрой, найдите её описание в интернете.

Здесь оттягивание нити в стороны – это аналог скалярного магнитного поля, а вращение пуговицы – это аналог векторного магнитного поля. Нить можно растягивать двумя руками.

Некоторые посетители канала высказывают мысль, что скалярное магнитное поле – это проявление электрического поля. На это легко возразить, напомнив, что закон Кулона основан именно на силовом взаимодействии зарядов друг с другом. Согласно этому одноимённые электрические заряды отталкиваются друг от друга, поэтому ни о каком направленном движении зарядов не может быть речи. Как видите, скалярное поле и электрическое – это, как говорят в Одессе, «две большие разницы».

Интересно, что между собой могут взаимодействовать не только два движущихся заряда, но и два электрических заряда, один из которых неподвижен. По аналогии с этим можно держать одну руку неподвижной, а другой рукой оттягивать нить. Можно поменять руки местами, что также не скажется на качестве вращения пуговицы. Осталось отметить самую важную деталь. Какой в этом заключается смысл?

Дело в том, что не существует какого-то электрического или магнитного поля, обособленного от движущихся зарядов, способного оказывать силовое действие на заряды. Только сами электрические заряды и могут оказывать силовое действие друг на друга.

Первый вид взаимодействия, которое мы привыкли называть электрическим полем – это квазистатическое силовое взаимодействие зарядов, которое описывается законом Кулона. Оно осуществляется посредством потоков, проходящим из тонкого Плана в плотный План сквозь заряды, подобно постоянному падающему потоку воды в водопаде. Из-за недостатка места, подробности механизма этого обменного процесса здесь не рассматриваются.

Второй вид взаимодействия, которое мы привыкли называть магнитным полем – это динамическое действие зарядов друг на друга, которое также осуществляется через тонкую среду. Суть его сводится к тому, что ускорение или замедление движения зарядов воздействует на эфир так, что в нём возбуждается вихревое движение.

Так вот, главное здесь заключается в том, в формулу закона Кулона входит не один, а, как минимум, два заряда,

а в законе Ампера

два проводника с током.

Это свидетельствует о том, что ни электрическое, ни магнитное поле сами по себе не могут воздействовать на уединённый электрический заряд или проводник с током. Только два заряда или два проводника с током могут оказывать реальное силовое действие друг на друга, при помощи, конечно, посредника в виде окружающей среды.

Поэтому запись закона Кулона в виде или закона Ампера в виде не верна, так как не отражает физической сути взаимодействия, а электрическое поле Е и вектор магнитной индукции В не имеют самостоятельного существования, они «живут» в тонком Плане и появляются в результате движения электрических зарядов относительно друг друга.

Было сказано, что в законе Кулона отражается взаимодействие между зарядами по причине квазистационарного потока лучистой энергии в тонком Плане, испускаемой (поглощаемой) самими зарядами. В законе Ампера к этому взаимодействию добавляется ещё и динамическая составляющая, которая возникает в результате ускоренного или замедленного движения вещественных зарядов относительно друг друга, что приводит к возмущению вихревого движения в эфире (магнитного поля).

Таким образом, если мы где-то обнаружили проявление магнитного поля, это означает, что надо искать движущиеся друг относительно друга электрические заряды. А мы не привыкли так думать и считаем, что если где-то есть движущийся заряд, то обязано появится магнитное поле. Но это не так.

Сказанное можно проиллюстрировать с помощью той же игры с пуговицей на нитке. Обратите внимание, что для вращения пуговицы необходима не одна, а две руки, которыми мы растягиваем нить. При этом не важно, будет ли одна из них неподвижна, а другая двигаться или две руки одновременно будут растягивать нить.

Главное – это движение (усилие) двух рук относительно друг друга, аналогично движению (двух или более) электрических зарядов относительно друг друга. Смысл аналогии заключается в том, что даже если один из двух зарядов будет относительно наблюдателя оставаться неподвижным, то, в конечном счете, значение будет иметь только относительное движение между двумя зарядами. Другими словами, между собой могут взаимодействовать только электрические заряды, движущиеся относительно друг друга, при этом неважно, движется или покоится один из них (относительно наблюдателя). Именно это относительное движение между зарядами и порождает в эфире вихревое движение – магнитное поле, о тонком механизме которого будет сказано в другой работе. Таким образом, магнитное поле – это следствие движения электрических зарядов относительно друг друга, а изменение магнитного поля – это следствие ускорения или замедления их движения. Но думать, что магнитное поле существует само по себе и может каким-то таинственным образом оказывать действие на отдельный электрический заряд является ошибкой. За многие годы мы так привыкли произносить неправду, что уже перестали замечать её, в том числе, и я. Поэтому надо постепенно отучаться от этого и восстановить истину.

Что такое скалярное магнитное поле?

Скалярное магнитное поле представляет собой продольную компоненту вихревого движения в эфире. Уже было сказано, что оно является результатом ускоренного движения электрических зарядов относительно друг друга. В результате вместо движения в хаотическом направлении разноимённые заряды начинают двигаться в разные стороны и по прямой линии. На рисунке ниже представлена иллюстрация того, в каком направлении ориентируются и ускоряются разноимённые заряды, когда попадают в отрицательную и положительную зону скалярного магнитного поля.

Поэтому при ускорении одних зарядов, в среде аккумулируется энергия в виде продольного напряжение среды, что вызывает изменение ориентации и скорости движения других зарядов.

При замедлении этих же зарядов происходит изменение в обратном направлении. Такое перестроение реально отражает процесс аккумуляции энергии в тонком Плане. Накопив энергию, тонкий План при расслаблении способен оказывать обратное влияние на ориентацию и движение вещественных зарядов. Такое явление носит название сепарации, то есть разделения зарядов.

На рисунке выше показаны две компоненты вихря в тонком Плане – продольная В́ и кольцевая В, которые возникают вокруг движущегося ускоренно положительного вещественного заряда.

Что такое векторное магнитное поле?

Векторное магнитное поле представляет собой поперечную (кольцевую) компоненту В вихревого движения, которая также возникает в результате движения вещественных зарядов относительно других зарядов. Оно также меняет ориентацию зарядов, но это происходит иначе, чем с продольной компонентой – скалярным магнитным полем.

а) б) в)

Например, векторное магнитное поле не оказывает силового действия на движение зарядов, направленных вдоль силовых линий (рис. а), так как при этом происходит деформация среды в другом направлении. Но это поле оказывает влияние на любые заряды, которые движутся перпендикулярно магнитным силовым линиям (рис. б), заставляя одноимённые заряды двигаться по окружности, а разноимённые заряды – двигаться в разные стороны (рис. в).

Что такое ЭДС источника питания?

Источники питания имеют следующие характеристики: ЭДС (измеряемую в Вольтах); внутреннее сопротивление R (Омы); мощность P (Ватты). Таким образом, движение зарядов в проводниках происходит не в результате действия на них какого-то мифического электрического поля, а в результате действия конкретной (внешней по отношению к зарядам) сторонней силы.

Электрическое поле (в виде потока фотонов) мы воспринимаем при взаимодействии между собой неподвижных электрических зарядов обоих знаков, взаимосвязь которых отражена в законе Кулона.

Благодаря сторонней силе, возникающей, например, из-за протекающих в аккумуляторе химическим реакциям или вращения лопастей турбины (из-за давления на них потоков воды или пара), на валу которой установлены магниты, , в генераторе возбуждается ЭДС. Благодаря магнитам, она оказывает на вещественные электрические заряды силовое воздействие (со стороны тонкого Плана). Это и понятно: для перемещения вещественных зарядов требуется вполне конкретное силовое воздействие.

Внешне источник ЭДС представляет собой аналог насоса для перекачки воды, но не по трубопроводу, а по проводникам для перемещения по ним вещественных электрических зарядов. Клеммы источника питания представляют собой электрический диполь, на одном полюсе которого имеется избыток зарядов одного знака, а на другом – недостаток зарядов этого же знака. Это же относится и к зарядам другого знака. По этой причине у источника питания, как и у насоса, на одном полюсе источника возникает избыточное давление, а на другом конце источника действует пониженное давление на заряды этого же знака. Поэтому при замыкании проводником (как трубопроводом) накоротко клемм источника ЭДС (насоса) по проводнику начнут перемещаться вещественные заряды от одной клеммы источника питания (из зоны с большим давлением) к другой клемме источника питания (в зону с меньшим давлением). Благодаря этому ресурс источника питания будет постепенно расходоваться и, спустя некоторое время, на клеммах источника питания установится потенциальное равновесие. Поэтому в движении зарядов никакое электрическое поле участия не принимает. Наоборот, под действием электрического поля одноимённые заряды должны оттолкнуться разбежаться по сторонам, упереться в стенки проводников и остановиться.

Что такое ЭДС самоиндукции?

Точно так же, как движущиеся вещественные заряды порождают формы движения в среде (эфире) и наоборот, движение в среде может оказывать силовое действие на вещественные заряды в веществе, даже если они неподвижны! Теперь, вооружившись этим знанием, мы готовы рассмотреть явление самоиндукции.

Помимо явления возникновения магнитного поля вокруг проводника с током – вихря в эфире существует обратное явление, которое принято называть явлением самоиндукции. Оно заключается в кажущемся силовом воздействии со стороны внешней среды, которое оказывается на вещественные заряды в проводнике со стороны эфира. Это становится возможным, как и в случае с изменением магнитного поля, только когда вещественные заряды в проводнике начинают ускоряться или замедляться. Тонкий механизм этого здесь рассматриваться не будет.

Суть явления самоиндукции заключается в том, что те заряды, которые обычно не принимаются во внимание и есть настоящая причина явления самоиндукции. Почему? Потому, что относительно их и происходит изменение движения других зарядов, за которыми мы наблюдаем.

Итак, назовём движущиеся заряды, за которыми мы наблюдаем, активными. Те заряды, которые не входят в круг нашего внимания, но относительно которых происходит движение, назовём пассивными. Для активных зарядов они представляют собой неподвижный фон, на котором будет разворачиваться сценарий. Среда является нейтральным посредником между активными и пассивными зарядами, организуя силовое взаимодействие зарядов. Обычно факт относительного движения зарядов не принимался во внимание, поэтому природа явления самоиндукции до сих пор остаётся нераскрытой.

В качестве примера активных и пассивных зарядов можно привести обычное движение зарядов (ток) в проводниках. В них электроны являют собой активные заряды, а их движение происходит относительно пассивных зарядов – неподвижных положительно заряженных ионов в кристаллической решётке проводника. Явление самоиндукции возникает именно потому, что отрицательные заряды движутся относительно положительных зарядов! Уберите один из двух этих зарядов и магнитного поля вокруг проводника не будет! Нейтральная среда выступает здесь в качестве посредника и реагирует на изменение движения активных зарядов относительно пассивных тем, что деформируется, в результате она аккумулирует энергию при ускорении их движения и возвращает её при замедлении.

Другие особенности относительного движения зарядов и явления самоиндукции из-за недостатка места будут рассмотрены в отдельной работе.

Выше уже было сказано, что вихревое движение в среде (магнитное поле в эфире) возникает в том случае, если относительно друг друга движутся как минимум два заряда – активный и пассивный. Только в этом случае может возникнуть магнитное поле. Рассмотрим это ещё раз, рассмотрев отдельно процессы в плотном Плане и в тонком Плане.

1. Когда заряды движутся по проводнику с постоянной скоростью, то между ними и средой наступает динамическое равновесие.

2. При ускорении активных зарядов окружающая среда вокруг деформируется определённым образом, при этом способствует замедлению движения активных и пассивных зарядов относительно друг друга. При этом происходит изменение интенсивности вихревого движения элементов эфира, что также требует определённых затрат энергии со стороны источника питания.

В результате такой деформации среда накапливает потенциал (подобно сжатой пружине) за счёт источника питания, который при замедлении активных зарядов будет расходоваться на ускорение движения активных и пассивных зарядов относительно друг друга.

3. Когда заряды ускоряются, энергия источника питания расходуется на организацию вихревого движения в эфире и, таким образом, запасается в тонкой среде. В это время проводник является приёмником энергии.

Когда заряды замедляются, запасённая в тонкой среде энергия передаётся движущимся зарядам обратно. В это время этот же проводник становится источником энергии.

Как говорится, тяжело в учении – легко в бою. Поэтому, если сейчас не разобраться с тем, когда заряды движутся по проводнику в одну сторону, а когда в другую, а также без понимания того, когда заряды движутся ускоренно или замедленно, то в дальнейшем нельзя будет правильно установить ни полярность индуктируемой ЭДС самоиндукции в проводнике, ни направление движения зарядов. Чтобы разобраться с формами движения зарядов в проводнике, обратимся к диаграмме, приведённой ниже.

Чтобы разобраться с этим, необходимо обратить внимание, что каждый проводник может находиться в двух режимах – в режиме приёмника энергии и в режиме источника энергии.

Если во внешней среде (в магнитном поле) запасена энергия, то проводник становится источником энергии.

Всё легко становится на свои места, как только мы вспомним, как движется ток в цепи, состоящей из обычной батареи и нагрузки. Ниже на рисунке слева ЭДС источника питания обозначена символом Е.

В нём ток движется от минуса к плюсу, а в нагрузке R_нагр, наоборот, ток движется от плюса к минусу. Сравните направление тока в нижнем и верхнем проводе трансформатора выше на рисунке справа.

Воспользовавшись удобным случаем, введём обозначения для полярности и направления двух ЭДС – источника питания и ЭДС нагрузки.

Дальше по тексту я буду пользоваться этими обозначениями. Теперь вспомним, что за направление тока в проводнике в физике принято считать направление движения положительных зарядов в цепи от плюса к минусу (имеется в виду направление тока в нагрузке). Покажем направление движения вещественного заряда с постоянной скоростью в проводнике под действием ЭДС источника питания (понятно, что в данном случае проводник является нагрузкой).

На этом рисунке показан участок проводника, который подключён к источнику ЭДС (электродвижущей силы), полярность которой обозначена символами – и +.

Теперь посмотрим, что происходит с эти же зарядом, когда он движется с переменной скоростью (под действием переменной ЭДС). Рассмотрим отдельно первую и вторую четверти периода:

На диаграмме хорошо видно, что смена полярности ЭДС в проводнике с – Е на +Е. сопровождается изменением скорости движения вещественных зарядов – их ускорению и замедлению соответственно. Покажем это на рисунке.

1. Первая четверть периода.

Как только вещественный заряд начинает двигаться с ускорением, то в среде вокруг него возбуждается вихревое движение, которое проявляется как магнитное поле. Мы уже знаем, что вихрь раскладывается на две компоненты движения – продольную и поперечную.

Поперечная компонента нарастающего в тонком Плане вихря в динамике порождает вращательное движение (ротор), которое мы воспринимаем как векторное магнитное поле.

Продольная компонента в статике порождает напряжение в эфире, которое проявляется как скалярное магнитное поле. Именно это напряжение и воспринимается нами как ЭДС самоиндукции, а не какое-то электрическое поле. Более подробно об этом будет сказано ниже.

Это выражается в том, что в проводнике наводится ЭДС обратной полярности, которая на рисунке обозначена зелёной стрелкой. Другими словами, в первую четверть периода на вещественные заряды в проводнике начинает действовать сила в обратном направлении к ЭДС источника питания со стороны внешней среды. Именно эта ЭДС оказывает равное ему по величине и обратное по направлению противодействие. Именно по этой причине в опыте мы и наблюдали равенство по величине ЭДС источника (9 Вольт) и ЭДС, наведённой в проводнике (9 Вольт).

2. Вторая четверть периода.

После достижения максимальной скорости, вещественные заряды замедляются, и среда начинает сбрасывать напряжение, накопленное в первой четверти периода. В результате, полярность наведённой ЭДС (зоны скалярного магнитного поля) и направление движения среды меняется на обратное. При этом заряды получают назад энергию, запасённую в среде, что заставляет их продолжать двигаться даже при отключенном источнике ЭДС. Поэтому я и говорю, что в этом случае сам проводник (как индуктивность) является источником ЭДС.

Таким образом, взаимодействие движущихся с переменной скоростью вещественных зарядов и реакции окружающей среды (магнитное поле) возможно только во время ускорения и замедления их движения.

Как было сказано в начале этой работы, именно наведённая в проводнике ЭДС способна нейтрализовать на время действие ЭДС источника питания. В результате этого, в момент замыкания цепи результирующая ЭДС в проводнике равна нулю и тока в цепи нет. Именно это явление мы и называем индуктивностью (инертностью).

Но ресурсы тонкой материи значительно меньше ресурсов плотной материи источника питания, поэтому при деформации тонкой среды, её сопротивлению наступает предел. Вот почему ЭДС, наводимая в проводнике (за счёт расслабления внешней среды) уменьшается до нуля, а ток в проводнике, вызванный действием ЭДС источника питания, достигает, наконец, своего максимального значения.

Всё сказанное становится возможным только по той причине, что одни и те же электрические заряды одновременно принадлежат двум Планам Бытия – тонкому (эфиру) и плотному (веществу), благодаря чему движение зарядов одновременно протекает в двух Планах Бытия.

Рассмотрим всё это на примере явления индукции ЭДС во вторичной обмотке трансформатора.

На рисунке ниже показаны два проводника, продетые сквозь тороидальный сердечник.

Итак, с помощью диаграммы было показано, что электрические заряды в цепи переменного тока и напряжения двигаются не только с переменной скоростью, но и возвратно-поступательно. Об этом подробно было сказано и показано в моей работе «Что такое электрический заряд?», с которой может ознакомиться каждый желающий, побывав на моём канале.

Символы –E и +E на диаграмме надо относить к дальнему концу нижнего проводника трансформатора (см. рис. ниже). К чему же приводит ускоренное и замедленное движение зарядов в первичной обмотке трансформатора?

На рисунке слева в верхнем проводнике вещественные электрические заряды ускоряются, а на рисунке справа в нём эти же заряды замедляются.

Выше мы установили, как выглядит полярность ЭДС отдельно для нагрузки и для источника питания.

На рисунке слева (первая четверть периода) проводник находится в режиме приёмника энергии (нагрузки), а на рисунке справа (вторая четверть периода) – в режиме источника энергии. Смотрите внимательно, на картинке всё это показано.

В чём разница между этими двумя движениями? А разница здесь в том, что, несмотря на одинаковую полярность ЭДС на рисунке слева, направление движения зарядов (тока) верхнем и нижнем проводнике совпадает, а на рисунке справа направление движения зарядов (тока) в верхнем и нижнем проводнике имеет обратное направление. Причины этого мы уже разобрали.

Что такое электромагнитное поле?

Было сказано, что электрическое поле заряда имеет лучевую природу, поэтому является продольным движением фотонов очень высокой частоты. За счёт этого потока осуществляются обменные процессы между двумя зарядами и более тонкими Планами Бытия.

Для сравнения: магнитное поле, наоборот, представляет собой динамические обменные процессы между элементарными зарядами и средой и представляет собой форму вихревого движения в эфире. Поэтому статус электрического поля гораздо выше, чем статус магнитного поля.

Электромагнитное поле – второе после понятия поле (field) глупое название, у которого даже нет физической сути, оно придумано, и в Природе его не существует. Уравнения Максвелла, в том виде, как они изложены в учебнике, являют собой лишь красивую теорию, но не более того. В них якобы показана симметричная взаимосвязь электрического и магнитного поля. В этом плане современных физиков теоретиков можно сравнить с азартными любителями разгадывания головоломок и кроссвордов, которые их любят не за их суть, а просто за красоту и элегантность формы. Именно азарт и правило всё выражать формально (даже если это противоречит действительности), в настоящее время является колоссальным препятствием в естествознании. В результате, в науке установился «птичий» язык, а выражать свои мысли человеческим языком теперь неприлично. Наука полностью выродилась в инженерное дело, пересыпав все тексты формулами, назначение которых заключается в оптимизации, а не в подмене ими физической сути при изложении. Именно за формулами и скрывают то, что король-то голый, то есть никто не понимает и не собирается понимать сути физический явлений и процессов. Вот по какой причине современная наука напоминает латаный-перелатанный тришкин кафтан.

Но, на самом деле, взаимосвязь между электрическим и магнитным полем не является симметричной. Уже было сказано, что электрическое поле имеет лучевую природу в виде потока электрически нейтральных фотонов, которые могут двигаться только прямолинейно. Нет такой силы, которая могла бы заставить их двигаться по кругу. Напротив, магнитное поле направляет движение электрических зарядов не только прямо, но и по окружности. Поэтому между магнитным и электрическим полем отсутствует взаимно-однозначное соответствие и никакого электромагнитного поля не существует. Более простое доказательство можно привести на примере радиосвязи. Для этого достаточно проверить на опыте дальность распространения переменных магнитных волн, которые убывают в третьей степени (1/r³) от расстояния, а также переменных электрических волн, которые убывают во второй степени (1/r²) от расстояния. На моём канале есть работа под названием «4. Электродинамика. Индукция переменных электрических зарядов», в которой рассматривался этот вопрос. Таким образом, можно раз и навсегда убедиться, что радиосвязь не распространяется электромагнитными волнами, так как такое невозможно, а может распространяться только за счёт излучения и поглощения антенной электрически нейтральных фотонов, когда по ней протекает переменный ток. Но это тема отдельной работы.

Какое влияние оказывает ферромагнитный сердечник на проводник с током?

В отличие от эфира, ферромагнитный сердечник является веществом в твёрдом агрегатном состоянии. Поэтому в нём не возникает вихревого движения, зато возможно возбуждение волн, но не поверхностных волн, как их обычно показывают в учебниках, а в виде явления деформации скручивания-выпрямления, а также сжатия-растяжения этого сердечника. В результате, у нас появляется возможность отделять друг от друга векторное магнитное поле от скалярного и наоборот. В остальном результат такого воздействия материала ферромагнетика на индукцию ЭДС в проводнике аналогичен тому, какое оказывает эфир, лишь с той разницей, что такой ферромагнитный сердечник способен накапливать гораздо больше энергии, чем эфир. По аналогии с ним твёрдый диэлектрик (в конденсаторе) накапливает гораздо больше зарядов, чем диэлектрик воздушный или вакуумный.

Магнитная индукция – это явление возникновения в проводнике ЭДС, наведённой во время изменения скорости относительного движения зарядов. Движение зарядов или ток начинается только при наличии ЭДС.

6. Существует ли электрическое вихревое поле?

Вихрь – это основная форма движения в эфире. Это и есть то, что мы привыкли называть результирующим магнитным полем. Почему результирующим? Потому, что вихревое движение раскладывается на две компоненты движения – продольную и поперечную. Вот эта поперечная компонента является вращательной формой движения (то есть движение по кольцу) и представляет собой саму суть векторного магнитного поля, которую в математической модели Максвелла назвали ротором.

В отличие от существующего вихревого магнитного поля (а точнее кольцевой компоненты) в Природе вихревого электрического поля не существует. Когда учащимся излагают теорему о циркуляции вектора магнитной индукции, то поступают так, как поступают иллюзионисты, вовремя отвлекая внимание зрителей, чтобы незаметно сделать подмену. Например, (смотрите картинку ниже) нам предлагают рассматривать замкнутый проводящий контур, находящийся в переменном магнитном поле, а затем говорят, что ток в контуре возникает якобы благодаря вихревому электрическому полю. А можно всё-таки более конкретно: из-за чего же возникает индукционный ток – из-за движения магнита, или из-за вихревого электрического поля?

Обратите внимание, на рисунке рядом стоят две надписи: «вихревое электрическое поле» и «индукционный ток». Вот что сделали, чтобы в сознании студента сложилась ассоциация, чтобы в его сознании «слиплись» два различных понятия и человек был пущен по тупиковому пути. Точно так же поступают иллюзионисты, вовремя и мастерски отвлекая внимание зрителей.

Как только была сделана подмена ЭДС (наводимой в замкнутом контуре движущимся магнитом) вихревым электрическим полем, на следующем этапе ученикам уже предлагают модель электромагнитного поля. В этом поле и электрическое, и магнитное поля связаны между собой наподобие сцепленных колец, чего в Природе быть не может, но зато в теории – сколько угодно. Как говорится: язык – без костей (говорить и писать можно всё что угодно). На рисунке ниже уже показано следствие такой подмены, на котором несуществующее вихревое электрическое поле изображено прямо в воздухе между полюсами магнита. Такое явление является следствием умозрительной теории Максвелла.

Посмотрели бы, хотя бы для приличия, как выглядит настоящий вихрь.

Для чего произвели такую подмену? Чтобы обосновать и доказать существование математической модели, которую сегодня выдают за выдающееся достижение науки – систему из 4-х уравнений Максвелла, хотя, на самом деле, они представляют собой «пережёванную» Герцем и Хэвисайдом (по заказу известных лиц) систему из 20 уравнений Максвелла, но не сам первоисточник.

Почему же в Природе не существует вихревого электрического поля? Потому, что природа электрического поля – лучевая и являет собой поток фотонов. Фотоны электрически нейтральны, поэтому их ничем нельзя заставить двигаться по кругу, кроме как направить один поток фотонов на другой. А как же токи Фуко, спросите Вы? Разве они не являют собой пример вихревого электрического поля? Конечно, нет.

Во-первых, токи Фуко это те же индукционные токи, которые, как и любое движение электрических зарядов осуществляется только под действием ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ (ЭДС), но никак не электрического поля, которое может существовать только в эфире, то есть в Тонком Плане Бытия.

Из опытов по электростатике все знают, что бывает с проводником, когда к нему подносят электрически заряженное тело. Да ничего не происходит, кроме разделения разноимённых зарядов по поверхности проводника. Никакого направленного, тем более прямолинейного движения зарядов мы не получим. Тогда о каком вихревом электрическом поле может идти речь?

Во-вторых, проводящий контур, в котором возникает ток, находится в твёрдом агрегатном состоянии, поэтому его кристаллическая решётка неподвижна, из-за чего в проводнике можно возбудить движение вещественных зарядов только одного знака. В противном случае мы наблюдали бы два встречных потока разноимённых электрических зарядов. В этом случае, никакого результирующего электрического тока не наблюдалось бы. Например, если взять жидкую среду (электролит), то из-за отсутствия опоры в ней придут в движение одновременно как положительные, так и отрицательные ионы электролита.

Потому что природа электрического поля – лучевая и являет собой поток фотонов. Фотоны электрически нейтральны, поэтому их ничем нельзя заставить двигаться по кругу, кроме как направить один поток фотонов на другой.

Действительно, что ещё, кроме электрической силы способно привести в движение электрический заряд? Но если мы допустим действие некой мистической силы, пусть она и носит название знаменитого физика Лоренца, это ничего не меняет. Это означает, что в физике поселилась мистическая сила и больше ничего.

А что это за сила? Да это та же самая сила, только не в анфас, а в профиль, которую мы называем электродвижущей силой (ЭДС) и которая регистрируется в проводниках с током. Разница между ними – в том, что одна ЭДС создаётся источником питания, а другая ЭДС создаётся внешней средой, в которой находится проводник с током.

Так в чём же заключается физический смысл опыта с подвижным магнитом и замкнутым контуром?

Сначала обратите внимание, что при движении магнита внутри замкнутого контура изменяется только величина магнитной индукции ΔB, а сам контур и заряды в нём остаются неподвижными.

Например, если нам известно направление движения проводника (или магнита), направление вектора магнитной индукции В, то полярность генерируемой ЭДС определяется по мнемоническому правилу правой руки, а направление движения проводника в двигателе, наоборот определяется по правилу левой руки.

Но здесь не работает ни правило правой руки (для генератора), ни правило Лоренца, так как отсутствует движение, как самого проводника, так и движущихся в нём зарядов. Напомню, что в опыте изменяется только ΔВ (что характерно и для трансформаторов с неподвижными обмотками).

Попробуйте с помощью учебника найти ответ на вопрос, почему в опыте неподвижные заряды вообще приходят в движение (то есть, почему появляется индукционный ток) и в каком направлении заряды должны двигаться…?

Смысл опыта заключается в том, что при движении магнита, то есть при инициации в эфире вихря, в замкнутом контуре наводится электродвижущая сила (при этом не имеет значения, замкнут он или разомкнут). Эта сила и приводит в движение электрические заряды, независимо от того, двигались они до этого или были неподвижными.

Термин “индукционный ток” — неправильный. Сам проводник, во время движения около него магнита, может становиться источником ЭДС, в результате как противодействия, так и содействия со стороны внешней среды. Поэтому заряды в замкнутом контуре, как обычно, движутся только под действием ЭДС. Другими словами, в замкнутом проводнике возникает электрический ток, но не в результате действия мифического вихревого электрического поля, а в результате действия сторонней силы, которая, как и в любом другом генераторе, приложена к магниту и наводит в проводниках ЭДС, независимо от того, замкнуты проводники или разомкнуты. Как только прекратится действие силы на магнит, то сразу же прекратится индукционный ток. Отсюда хорошо видно, что электродвижущая сила и электрическое поле – это далеко не одно и то же.

Ранее я уже показал, что магнитное и электрическое поля – это явления только тонкого Плана Бытия. Движение вещественных зарядов и ЭДС – это явления только плотного Плана Бытия, которое возможно только в веществе. Поэтому действие магнита на заряды имеет ту же природу, что и наводимая в проводнике со стороны среды ЭДС самоиндукции.

В заключение этой части добавлю, что ЭДС самоиндукции и есть то самое скалярное магнитное поле, которое в своих уравнениях открыл Г. В. Николаев. Опыт с движущимся магнитом около замкнутого проводящего контура, когда неподвижные вещественные заряды странным образом приходят в движение даже тогда, когда проводник неподвижен — и есть прямое доказательство существования скалярного магнитного поля, поэтому к электрическому полю оно не имеет никакого отношения. Какую формулировку можно ему дать?

Скалярное магнитное поле – результат накопления и высвобождения продольных напряжений в эфире, аналогично тому, как возникает ЭДС при деформации пьезоэлектриков.

У скалярного поля нет полюсов, но есть сток и исток. Другими словами, у скалярного поля есть две зоны – положительная и отрицательная, которые, по аналогии с давлением, можно интерпретировать как зоны с повышенным и пониженным давлением в эфире. По этой причине будет правильно регистрировать скалярное (так же как и векторное магнитное поле) только когда происходит ускорение или торможение активных зарядов относительно пассивных.

Действительно, вектор индукции магнитного поля В возникает при изменении тока I:

B =

а вектор индукции электрического поля D возникает при изменении ЭДС:

D =

Понятно, что чем больше или , тем больше кольцевая или продольная компонента вихревого движения в эфире соответственно. В последующих работах формулировка скалярного магнитного поля будет уточняться.

У явления самоиндукции есть множество приложений, которые имеют прямое отношение к работе БТГ, но, из-за недостатка места, они здесь не рассматриваются, но будут рассмотрены в отдельной работе.

7. Выводы

Если правильно «отделять мухи от котлет», то мы обязаны «проснуться», чтобы начать различать два вида движения: движение в Плотном Плане и движение в Тонком Плане Бытия (каковым и является сам эфир – ближайший к нам тонкий План Бытия). В этом контексте вещественные заряды движутся под действием не электрических полей, а под действием электродвижущих сил. Напомню, что принцип ЭДС подобен работе насоса: один заряд вталкиваю в проводник – другой заряд (на другом конце проводника) выходит, причём вталкивание заряда происходит за счёт сторонней силы. Поэтому в Плотном Плане Бытия мы имеем дело только с током и ЭДС, а в Тонком Плане мы имеем дело с так называемым электрическим и магнитным полем, о физической сути обоих уже было сказано выше.

Синхронно с движением вещественных зарядов в эфире движутся элементарные заряды, чем обеспечивается совмещение движений в тонком и плотном Плане Бытия за счёт обменных процессов, многие из которых пока нам неизвестны.

Да, движение в Тонком Плане способно оказывать влияние на движение в Плотном Плане, и наоборот. В БТГ используется именно эта сцепка, заключающаяся в синхронном взаимодействии двух планов. И хотя воздействие фотонов – представителей тонкого Плана на Плотный План очень слабое, но «играя в долгую», тонкий План выигрывает по «силе» даже у взаимодействующих между собой больших масс.

Оба этих соседних Плана Бытия связаны и обмениваются между собой только потоками электрически нейтральных фотонов самого различного частотного диапазона. Их принято называть лучистой энергией. Эти потоки космических лучей имеют колоссальную мощность.

Таким образом, за счёт почти невесомых посредников между различными Планами Бытия в Мироздании и поддерживается равновесие. В этом принимают активное участие элементарные электрические заряды, как станции по преобразованию лучистой энергии. Об этом хорошо знали оккультисты прошлого, и умело использовали это знание, разделяя все виды взаимодействий на активные, пассивные и нейтральные силы. Лучистая энергия относилась к невидимому посреднику – нейтральной силе. Знание о существовании лучистой энергии, этих невидимых, но могучих посредников под страхом смерти хранилось посвящёнными в тайне.

Приход эпохи Водолея на 2600 лет открывает людям невиданные ранее возможности – сегодня становятся доступны широким массам хранящиеся до времени накопленные сокровища в виде великих знаний. Но их ещё необходимо добыть своим трудом. На Земле есть силы, которые знают об этом и стараются не допустить, чтобы люди овладели тайным знанием и снова стали равными Богам.

15. 02. 2022 г.

предыдущая статья, Часть 9

Источник

Физический смысл тока и напряжения. Часть 10.docx

Контакты

Отправить сообщение:

Источник

Электрические цепи постоянного тока

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

Темы кодификатора ЕГЭ: электродвижущая сила, внутреннее сопротивление источника тока, закон Ома для полной электрической цепи.

Сторонняя сила

Закон Ома для полной цепи

КПД электрической цепи

Закон Ома для неоднородного участка

Магнитный поток

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии

Примеры решения задач

Что такое ЭДС индукции

Законы Фарадея и Ленца

Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца

Движение провода в магнитном поле

Вращающаяся катушка

ЭДС самоиндукции

Как образуется ЭДС

Взаимоиндукция

Где используются разные виды ЭДС

Электромагнитная индукция

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Электродвижущая сила

Формула расчета ЭДС в электрических цепях, состоящих из замкнутых контуров

Электродвижущая сила цепи и напряжение

Закон Ома для участка цепи с электродвижущей силой тока

О втором правиле Кирхгофа

Физический смысл тока и напряжения

1. Вступление

2. Предыстория

3. ЭДС самоиндукции

4. Полярность (направление) ЭДС

5. Вытекающие следствия

Что такое ЭДС самоиндукции?

6. Существует ли электрическое вихревое поле?

7. Выводы

Источник

Контакты

Отправить сообщение:

Не пропустите также: