СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Электрофизика НОВЫЕ ТЕОРЕМЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ. ПОЛНОЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.

НОВЫЕ ТЕОРЕМЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ. ПОЛНОЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.

© Иванов Георгий Петрович

Написать автору: nara@tts.lt

Подробное рассмотрение сил взаимодействия между двумя простейшими объектами - электрическим зарядом и магнитным диполем дает возможность формулировки и доказательства новых теорем, кардинально меняющих наши представления о физическом пространстве, характере взаимодействий, энергии, материи.

ЧАСТЬ 1

Уравнения движения для системы точечный заряд - точечный магнитный диполь. Решение при одинаковых массах частиц. Понятие импульсного потенциала. Вывод о существовании сил, не имеющих противодействия со стороны вещественной и полевой компонент. Теорема о кинетической энергии. Вывод о не замкнутости системы.

Очевидно, характер движения системы, содержащей электрические и магнитные элементы, независимо от того есть или нет в ней полевые компоненты, будет определяться силами, приложенными к ее вещественным составляющим или, иными словами, уравнениями движения для вещественных элементов и, как следствие, для центра инерции (ЦИ) системы. Одна из простейших, удобных для анализа систем, содержит точечный электрический заряд и точечный магнитный диполь. В связи с этим можно сформулировать следующую задачу.

Две частицы (тела) одинаковой массы h , одна из которых имеет электрический заряд q, а другая постоянный токовый магнитный момент - m (магнитный диполь) свободно движутся со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света. Размеры частиц малы по сравнению с расстоянием между ними (точечное приближение). В начальный момент времени заряд находится на расстоянии R0 от магнитного диполя и удаляется от него (приближается к нему) со скоростью U0 в направлении вектора R0. Определить ускорения и скорости каждой из частиц как функции времени и на основании этого сделать вывод о состоянии движения (или покоя) центра инерции (ЦИ) частиц. Начальные импульсы частиц предполагаются достаточно большими, чтобы пренебречь квантовыми эффектами (в частности, для ионов и атомов с элементарным зарядом и магнитным моментом, соизмеримым с магнетоном Бора кинетическая энергия должна превышать десятые доли электроно-вольта, иначе пришлось бы использовать квантовые уравнения).

Уравнения движения частиц имеют вид:

1) (см. примеч. в конце части 1)

(1)

(2)

где:

,

скорость и ускорение заряда

Em  

напряженность электрического поля, индуцированная движением магнитного диполя

Bm

- индукция магнитного поля магнитного диполя

магнитная постоянная

ускорение магнитного диполя

Bq

индукция магнитного поля, создаваемого движущимся зарядом

Левые части (1), (2) представляют собой скорости изменения импульсов частиц, правые - приложенные к ним активные силы. Формально, следовало бы добавить уравнение для моментов сил, что привело бы к проявлению в правых частях (1), (2) дополнительных членов. Мы этого не делаем (авансом), т. к. найденное ниже решение удовлетворяет условию, согласно которому моменты сил, проложенных к компонентам системы, равны нулю, в связи с чем вектор m будет сохранять начальное направление, исключая возможность магнитно-дипольного излучения. Эффекты, обусловленные влиянием электромагнитного излучения, вследствие ускорения получаемого частицами при их взаимодействии, так же предполагаются пренебрежимо малыми (что, в частности, выполняется для любых заряженных и имеющих магнитный момент элементарных частиц, ионов, атомов и т. д., удовлетворяющих условиям задачи и движущихся на расстояниях друг от друга, более чем характерные атомные размеры - 10-10 м и для любых макроскопических заряженных и намагниченных тел.) Подставляя в (1)

Em = -[umBm]

и, учитывая, что скорость заряда по отношению к магнитному диполю

(um  - скорость магнитного диполя), получим:

Так как m ^ R, то

,

где R - абсолютная величина расстояния заряда от магнитного диполя 2) (см. примеч. в конце части 1). Отсюда следует, что

 

(3)

Входящее в уравнение (2) индуцированное движущимся зарядом магнитное поле Bq можно представить в виде двух слагаемых Bq = Bq1 + Bq2; где Bq1 = [uqEq]/c2 ( с - скорость света) создается электрическим полем Eq движущегося заряда, а Bq2 = -[umEq]/c2 обусловлено движением магнитного диполя в электрическом поле заряда. Поэтому

 

(4)

После подстановки (4) и алгебраических преобразований (2) примет вид:

Подставляя

где Rq- расстояние, отсчитываемое от заряда и, дифференцируя по координатам (также отсчитываемым от заряда), получим:

 

(5)

Уравнения движения (3) и (5) имеют решение, удовлетворяющее начальному условию если U=U0.

Так как векторы U0 и R коллинеарные, то первый член в скобках в (5) обратится в 0:

 

(6)

Таким образом уравнения движения приобретают непосредственно интегрируемый вид и позволяют получить ускорения обеих частиц, выраженные через их электрические характеристики и скорость относительного движения:

 

(7)

 

(8)

Отсюда следует, что

..............

где - ускорение ЦИ системы, в связи с чем обе рассматриваемые частицы и их ЦИ будут двигаться с одинаковым ускорением вдоль направления, перпендикулярного U0 и m, в соответствии с уравнением:

 

(9)

Из (7) и (8) следует равенство нулю моментов активных сил, относительно середины расстояния между частицами (R/2). Отсюда, принимая во внимание, что в точке нахождения магнитного диполя Bq = 0 (значит момент силы не действует на магнитный диполь), следует равенство нулю суммы моментов сил в системе, т. е. исключение уравнения для моментов сил оправдано.

Уравнение (9) интересно тем, что связывает ускорение ЦИ замкнутой, по общепринятым критериям, системы с относительным движением составляющих ее частиц.

Выберем правую Декартову систему координат так, чтобы вектор m был направлен по оси x, u - по y, U0 и R по z (см. Рис 6). Тогда

 

(10)

Учитывая, что величина равнодействующей силы Fy=2h (duy/dt) и что U0=dz/dt, получим:

 

(11)

где - E=-q/4pe0z2- величина напряженности электрического поля, создаваемого зарядом в точке нахождения магнитного диполя.

Подставляя z = z0 + U0t, где: z0 = R0, t - время, и интегрируя (10), получим:

 

(12)

Уравнение (12), описывает неординарную ситуацию: две частицы удаляются друг от друга с постоянной скоростью U0, свободно, не теряя кинетическую энергию относительного движения. В то же время они движутся с одинаковыми ускорениями и скоростями в поперечном направлении (относительно лабораторной системы координат).

Согласно Рис.6, двигаясь равномерно по инерции со скоростями U0/2 вверх и вниз относительно ЦИ, одновременно они, вместе со своим ЦИ, будут двигаться влево с одинаковыми ускорениями и скоростями, причем, скорость, а значит и импульс зависят только от относительного расстояния между частицами.

Рис.6. m - магнитный момент; um - скорость магнитного диполя; u - скорость центра инерции; ЦИ - центр инерции; R - расстояние от магнитного диполя до заряда; uq - скорость заряда; q - величина заряда; U0 - скорость заряда относительно магнитного диполя; x, y, z - оси Декартовых координат.

Можно заметить, что поле заряда в точке нахождения диполя по величине равно: E=q/4pe0R2 , поэтому (12) принимает вид:

где E0- электрическое поле в точке z0. Соответственно величина импульса (p = py) будет:

 

(13)

где pp=mE/c2 = -m0mq/4p R2, pp0 - начальное значение. Напрашивается интересная аналогия. Связь между импульсом приобретаемым системой двух частиц: заряд - магнитный диполь при перемещении заряда из точки R0 в R, формально совпадает со связью между кинетической Т и потенциальной П энергиями двух зарядов: Т=П0-П при аналогичном перемещении одного из них.. По этой причине величину pp в дальнейшем можно называть механическим потенциальным импульсом или, просто потенциальным импульсом либо импульсным потенциалом системы (векторное обобщение дано во второй части работы). Очевидно, импульсный потенциал, как и энергетический, определен с точностью до произвольной константы (скалярной или векторной). Как можно видеть (см. http://www.tts.lt/~nara/chast1.htm или ttp://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/1985.html), импульсный потенциал совпадает с “импульсом статических полей”: G=pp=mE/c2. Обе эти величины показывают какой импульс приобретет система при относительном перемещении заряда из одной точки в другую. Отметим, что импульсный потенциал обычной замкнутой системы всегда равен нулю, поэтому данное понятие неизвестно современной науке.

Из (12) следует, что в связи с возрастанием uy, также будет возрастать и кинетическая энергия системы T=h(uy2+U02/2)=Tc + T0, где Tc - кинетическая энергия системы вследствие движения ее ЦИ, T0- начальная кинетическая энергия. Но за счет чего? Ведь начальная кинетическая энергия, определяемая относительным движением частиц (T0 =h U02/2) сохраняется. Может быть, на этот раз помогут пресловутые статические поля (см. те же ссылки http://www.tts.lt/~nara/chast1.htm или ttp://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/1985.html). Предположим, что это так. Тогда в силу закона сохранения энергии: cG+p2/4h = const или после дифференцирования cdG + pdp/2h = 0. Так как, в силу закона сохранения импульса должно выполняться dp = -dG, то получим: p = 2hc (частицы должны превратиться в кванты света и улететь), что еще раз подтверждает неприменимость концепции статических полей.

Таким образом ни вещественные ни полевые компоненты не обеспечивают выполнение законов сохранения импульса и энергии и не создают ответные силы реакции, противодействующие активным силам, приложенным к частицам, образующим данную систему.

Можно показать справедливость следующего утверждения.

Любое устройство (типа черный ящик), ускоренно движущееся под действием силы, не имеющей ответной реакции противодействия со стороны вещественных и полевых компонентов (безреактивной силы), не может получить приращение кинетической энергии за счет убыли энергии своего собственного источника питания.

Пусть какое-либо устройство движется под действием безреактивной силы и приобретает скорость u - в лабораторной системе отсчета. Его кинетическая энергия будет T0=h u2/2 (h - масса устройства). С точки зрения наблюдателя, движущегося со скоростью U в направлении, обратном u приобретенная кинетическая энергия составит

т.е. станет больше на h Uu. Так как все инерциальные системы отсчета равноправны, то Tu не может иметь определенную предпочтительную величину. В то же время источник питания должен тратить на приобретение Tu определенную энергию, которую можно было бы проконтролировать соответствующими измерительными приборами и тем самым выделить из всех инерциальных систем отсчета одну привилегированную, что явно не увязывается с принципом относительности. Налицо явное противоречие. Это значит, что принцип относительности (даже в области малых скоростей) запрещает приобретать энергию на движение под действием силы смещения за счет собственного источника питания системы. Что и требовалось доказать.

Вышеизложенный материал дает основание сформулировать следующее заключение. Тот факт, что силы, действующие на вещественные элементы, не уравновешиваются силами реакции, указывает на то, что они являются не внутренними, а внешними по отношению к системе, которая, вопреки первоначальным посылкам, фактически оказывается не замкнутой, т. к. взаимодействует с отличными от вещества и поля материальными структурами, от которых получает импульс и кинетическую энергию. Это свидетельствует о неполноте современных критериев замкнутости (не замкнутости) систем в классической электродинамике.

ВЫВОДЫ:

  1. Решение уравнений движения для системы, состоящей из двух свободно движущихся частиц, электрического заряда и магнитного диполя, показывает, что при удалении друг от друга (сближении друг с другом) с равномерной относительной скоростью обе частицы вместе с их центром инерции движутся с одинаковыми по величине и направлению ускорениями перпендикулярно прямой, их соединяющей, в результате чего, вся замкнутая по общепринятым критериям система приобретает импульс и кинетическую энергию.
  2. Величина импульса по п. 1 определяется только разностью начального и конечного расстояний между частицами, в связи с чем вводится понятие об “импульсным потенциале”, который для “обычных” замкнутых систем всегда равен нулю, поэтому не используется в современной науке.
  3. Приложенные к частицам активные силы не имеют противодействующих им сил реакции со стороны вещественных и полевых компонентов системы, следовательно являются не внутренними, а внешними по отношению к ней. Таким образом рассматриваемая система, вопреки первоначальным представлениям, фактически не является замкнутой.
  4. С привлечением принципа относительности доказана теорема, согласно которой любое устройство (типа черный ящик), ускоренно движущееся под действием сил, не имеющих ответной реакции противодействия со стороны вещественных и полевых компонентов (безреактивных сил), не может получить приращение кинетической энергии за счет убыли энергии своего собственного источника питания.
  5. Рассматриваемая не замкнутая (в соответствии с выводами по п. п. 3, 4), система , взаимодействует с отличными от вещества и поля материальными структурами, от которых получает импульс и кинетическую энергию.
  6. Выводы по п. п. 3, 4, 5 свидетельствуют о неполноте современных критериев замкнутости (не замкнутости) систем в классической электродинамике.

Примечания к Части 1:

1) - Вывод уравнения (1) приводится в [6]. При учете торможения излучением в его правой части должен появится член m0q2u"/6pc [6], (u" - вторая производная скорости заряда по времени) который становится достаточно большим лишь в магнитных полях, соизмеримых с 4p (he)2c/m0e3, где me и e - масса и заряд электрона, что составляет 1012 Тл и достигается лишь на расстоянии порядка классического радиуса электрона 10-13 см. Такое поле на 11 порядков превышает практически достижимое в магнитных материалах - до 10 Тл, поэтому приведенный член не рассматривается. Иными словами, уравнение (1) рассматривается в той области значений магнитного поля, в которой торможением за счет излучения можно полностью пренебречь.

2) - При учете запаздывания R следует заменить на R+uR/c, что приведет к появлению в разложении напряженности полей дополнительных слагаемых, которые по условию задачи (u<<c) пренебрежимо малы.

 

ЧАСТЬ 2

Вывод основной формулы для результирующей силы. Область применения. Свойства импульсного потенциала. Инфинитное движение. Понятие об электровакууме. Оценки величин сил размыкания. Заключение. Выводы.

В более общем случае электрический заряд и магнитный диполь имеют произвольную ориентацию и относительную скорость (малую, по сравнению со скоростью света), а магнитный момент может изменять свою величину и направление. В этих условиях весьма проблематично найти решение уравнений движения, в чем, однако, нет ни нужды, ни смысла, т. к. представляет интерес не вид траекторий, по которым движутся компоненты системы, а характер действия результирующей силы. Ее мгновенное значение можно найти суммированием правых частей уравнений движения:

Сохраняя принятые обозначения  и, учитывая (1), (2), можно записать:

....................

(14)

(15)

 

где Fq и Fm - силы, приложенные к заряду и магнитному диполю соответственно; Fi - вызванная изменением магнитного момента сила индукции; Fe - так называемая, магнитодинамическая сила, действующая на меняющийся магнитный диполь, находящийся в электрическом поле.

 

где A- векторный потенциал магнитного диполя (см. [7]),

 

Отсюда видно, что Fi и Fe равны по величине и противоположны по направлению

Подставляя в правой части (14),

а в правой части (15)

 

и, складывая уравнения (14), (15) получим:

где - F - равнодействующая сил системы.

Согласно уравнению Максвелла

где - E = Eq - электрическое поле заряда в точке нахождения магнитного диполя.

Так как электрическое поле изменяется за счет движения заряда, то частную производную по времени можно заменить на полную. Таким образом получим:

 

(16)

Применительно к задаче, рассмотренной в первой части, полученная формула дает результат, совпадающий с выражением (11).

Формула (16) есть главная цель настоящей работы. Она определяет мгновенное значение равнодействующей силы в системе двух частиц: точечного магнитного диполя и произвольно движущегося по отношению к нему точечного электрического заряда. По традиционным представлениям о законе сохранения импульса в замкнутых системах она не имеет право на существование т. к. должна давать нулевой результат. Однако, формула (16) описывает новый закон природы, такой же фундаментальный, как сами уравнения Максвелла, послужившие исходной базой ее вывода (правильность которого может подтвердить любой эксперт, разбирающийся в классической электродинамике).

Сила F (16), приложенная к частицам (вещественным элементам), составляющим систему, по причинам, рассмотренным выше (см. Часть 1), не имеет противодействующей силы реакции как со стороны других вещественных элементов (которых нет), так и со стороны полевых элементов т. е. статических полей, не имеющих импульса (см. Часть 1 и Часть 2, ниже), в связи с чем рассматриваемая система, первоначально считавшаяся замкнутой, фактически не является таковой. Поэтому силу F целесообразно назвать размыкающей силой или силой размыкания, а соответствующую систему разомкнутой системой (в отличие от не замкнутой системы).

Так как скорость изменения электрического поля определяется током смещения js, то (16) можно переписать в виде:

(17)

Таким образом, ток смещения, протекающий через пространство, занятое частицей, обладающей магнитным моментом, является причиной появления размыкающей силы F.

Обратим внимание на то, что ток смещения, входит в формулы (16), (17) как следствие уравнения Максвелла

имеющего универсальную природу. Поэтому размыкающие силы могут создаваться не только при движении зарядов, но и при воздействии на магнитные материалы переменных электрических полей любого типа (индукционное, волновое, вращательное, см. Приложение  (Возбуждение безреактивных сил вращением), и др.). Магнитные моменты также могут создаваться не только магнитными материалами, но и токами  (см. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/1985.html), пример с вращающейся заряженной сферой). Таким образом, получают право на жизнь другие разновидности разомкнутых систем, например, включающие в себя только магнитные элементы (без электрических зарядов и токов проводимости) или только движущиеся электрические заряды (см. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/3429.html) и т. д.

При синхронном (синфазном) изменении магнитного момента и тока смещения, согласно (16), (17), получается знакопостоянная равнодействующая, что открывает возможность инфинитного ускоренного движения.

Рассмотрим представляющиеся наиболее важными частные случаи применения формул (16), (17).

Пусть магнитный диполь будет практически неподвижным (т. е., настолько инертным, что перемещение за время наблюдения мало по сравнению с расстоянием между частицами), его магнитный момент стационарным по величине и направлению, а электрический заряд, способным перемещаться по произвольно заданной траектории. Это значит на систему налагаются геометрические голономные связи, к тому же идеальные (поскольку силы Лоренца не производят работу над зарядами), не влияющие на равнодействующую сил.

Интегрируя по времени (16), получим импульс pr, приобретаемый системой при перемещении заряда из точки R0 в точку R

 

(18)

......................

(19)

где: - E0, E - электрическое поле, действующее на магнитный диполь со стороны заряда, удаленного от него на расстояние R0, R соответственно;

 

(20)

Как видно, формулы (18), (19), (20) являются векторным обобщением (11), (12), что свидетельствует о расширении сферы применимости представления о введенном выше (Часть 1) импульсном потенциале, который определяется формулой (20) с точностью до произвольной векторной константы, не влияющей на результат вычисления импульса системы при относительном перемещении заряда из одной точки в другую (см. формулу (19)).

Согласно вышеприведенному, будут иметь место следующие заключения о свойствах импульсного потенциала:

  1. Импульс разомкнутой системы определяется начальным и конечным расстоянием заряда от магнитного диполя и не зависит от траектории и скорости его перемещения.
  2. Импульс, приобретаемый разомкнутой системой при перемещении заряда по замкнутому контуру равен 0.
  3. Импульс, приобретаемый разомкнутой системой при перемещении заряда из начального положения в бесконечно удаленную точку равен

где E- электрическое поле в точке нахождения магнитного диполя в начальном положении. (Импульсный потенциал бесконечно удаленной точки принимается равным нулю.)

Как и в частном случае (см. Часть 1), импульсный потенциал, определяемый формулой (20) совпадает с величиной, называемой Таммом “импульсом всего статического поля в целом” (G = pp) и, по его мнению (как было установлено выше - ошибочному), всегда равен нулю. Согласно настоящему материалу, обе эти величины неотождествимы с реальным импульсом. Они служат, своего рода, индикаторами, показывающими какой импульс приобретёт система при относительном перемещении заряда из одной точки в другую. В связи с тем, что импульсный потенциал обычной замкнутой системы (как говорилось выше) всегда равен нулю, его ненулевое значение является достаточным условием или признаком разомкнутости системы:

где M- вектор намагниченности. Это локальная форма импульсного потенциала, удобная для вычисления в системах, содержащих, магнитные материалы

нелокальная форма, пригодная к использованию во всех случаях.

Отметим также, что изменение магнитного момента магнитного диполя повлекло бы за собой изменение G (вплоть до полного обнуления или изменения знака на противоположный), без какого-либо нарушения постоянства механического импульса системы (pr), что особенно ярко высвечивает полную несостоятельность этого понятия, как средства объяснения импульсного равновесия и явно указывает (уже в который раз) на не замкнутость (разомкнутость) системы.

В случае U = 0 (R = const), в правых частях уравнений (14), (15) останутся только равные по величине противоположные по направлению силы Fi и Fe (пара сил). Момент импульса, приобретаемый под действием этой пары, будет равен K = q[R(A0 - A)], где A - векторный потенциал, откуда следует, что величина Kp = q[RA] играет роль потенциала для момента импульса при постоянном R, вследствие чего, имеет место закон сохранения: K + Kp = const. Если вектора m и R взаимно перпендикулярны, то, переходя к величинам, получим: K = m0q(m0-m)/4pR, где m0 и m - величины магнитных моментов в начальном и конечном состояниях системы. Теперь вернемся к эксперименту Фейнмана (Рис. 3). В начальном состоянии магнитный момент равен m0. До тех пор, пока ничего не происходит конечное состояние совпадает с начальным (m0 = m ), что соответствует К=0. При выключении соленоида m становится равным нулю, вследствие чего система приобретает момент импульса K = m0qm0/4pR. Однако, по мнению Фейнмана, механический момент импульса приобретается за счет исчезновения момента импульса статических полей

(область интегрирования - всё пространство), прямые вычисления которого дают в два раза меньший результат, свидетельствующий о неверности традиционного подхода.

Данный выше частный закон сохранения K + Kp = const утверждает, что если в системе рассматриваемого типа возникает магнитный момент, то непременно должен появляться попутный момент импульса. Применим это правило к элементарным частицам, в частности к электрону. Предположим , что электрон имеет конструкцию, напоминающую рис.3. Пусть на расстоянии, известном как классический радиус электрона re=m0e2/4p от магнитного диполя равного магнетону Бора (mБ) находится заряд e. Тогда (см. выше) K=m0emБ/4pre. Вычисления дают правильный результат: , где - постоянная Планка (me - масса электрона). Как ни удивительно, а формула “работает” даже на уровне элементарных частиц. В таком случае постоянная Планка не есть независимая мировая константа, а определяется через параметры электрона. Конечно, приведенный “классический” подход к микромиру является весьма условным, однако можно ожидать, что различные элементарные частицы и атомные ядра обладают присущими им импульсными потенциалами, которые должны проявлять себя в различных реакциях.

Формулы (16), (18) путем интегрирования легко распространить на системы, содержащие протяженные намагниченные и заряженные тела. При этом:

где: M- вектор намагниченности; V - занятый намагниченным веществом объем интегрирования.

Из последней формулы следует, что, если, например, (см. Рис. 7) взять намагниченную  пластину с прикрепленными к ней электродами, а затем подать потенциал, то возникнет размыкающая сила, под действием которой все устройство (пластина вместе с источником напряжения и соединительными проводами, общей массой h ) приобретет импульс [ME]V/c2 и придет в движение в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой лежат вектора M и E со скоростью u = [ME]V/h c2

 

Рис. 7. Простейший "безреактивный" элемент

Очевидно, что, если, к примеру, пластина намагничена вдоль ребра b, то при подаче переменного напряжения, она будет совершать механические колебательные движения вдоль ребра a.

Кинетическая энергия этих механических колебаний, в соответствии с теоремой, установленной выше (см. Часть 1) приобретается не за счет источника питания U~ , а извне, от материальных структур, отличных от вещества и поля.

Особенно интересен случай синхронного изменения намагниченности и тока смещения, связанный как отмечалось выше с возможностью ускоренного инфинитного (безреактивного) движения. Если на электроды рассмотренного выше устройства (Рис. 7) подавать синусоидальное напряжение, так, чтобы электрическое поле внутри пластины, менялось по закону E = E0sinw t, в сочетании с перемагничиванием пластины по закону M = M0cosw t, то размыкающая сила станет знакопостоянной со средним значением Fср = w M0 E0V/2c2, в результате чего, устройство сможет ускоренно двигаться в свободном пространстве (в направлении, перпендикулярном векторам E и H) или совершать работу при наличии сил противодействия. Подобным образом поведет себя и устройство, изображенное на Рис.8.

Рис. 8. Схема устройства для получения безреактивной тяги.

При подаче на его металлические электроды переменного напряжения, а на катушку перемагничивания тока, так, чтобы внутри цилиндрического сердечника, сделанного из магнитного диэлектрического материала, электрическое поле и намагниченность менялись по тем же законам, появится размыкающая сила с таким же средним значением, которая так же вызовет поступательное ускоренное движение вдоль оси цилиндрического сердечника. Что касается вращающих моментов, то они практически отсутствуют в данных системах: во-первых, благодаря форме магнитных сердечников (прямоугольной (Рис. 7) или, особенно, цилиндрической (Рис. 8)) в них очень малы магнитные поля, создаваемые токами проводимости при перезарядке электродов, во-вторых из-за взаимной компенсации моментов сил. Целенаправленное использование этих факторов позволяет избавляться от нежелательных вращающих моментов, даже, если они есть, что оправдывает их исключение из рассмотрения, при изучении вопросов поступательного движения.

Рис.7 и рис.8 иллюстрируют запатентованный способ реализации безреактивного движения [8].

Отметим интересную особенность, связанную с отсутствием относительного движения макроскопических элементов (деталей) устройств в обоих случаях. Так как проводники не пересекают “силовых линий” магнитного поля, то нет и сил индукции, против которых источник питания не совершает никакой работы, не тратя свою энергию, на ускорение системы или на преодоление ею сил сопротивления, что еще раз наглядно подтверждает справедливость теоремы об энергии разомкнутой системы (Часть 1, Выводы, п.4). Источник питания нужен только для создания и поддержания полей. Остальная энергия, как упоминалось выше, поступает в систему от внешних структур, связанных с видом материи не вещественной и не полевой природы. Примем, по определению, что это есть электродинамический или электрический вакуум или, просто, электровакуум, который мы не будем в данной работе априорно отождествлять с такими известными понятиями, как физический вакуум или эфир. Можно лишь сказать, что электровакуум - это качественно своеобразная, отличная от вещества и поля, форма материи, существование которой обосновано законами классической электродинамики и механики. Она заполняет собой все физическое пространство и способна вступать в импульсное (силовое) и энергетическое взаимодействие с разомкнутыми системами.

Оценки показывают, что, используя доступные магнитные материалы и величины полей (магнитная индукция до 0,1 Тл, электрическая напряженность - до 105В/м, частота до 108 Гц), можно получить плотность силы до нескольких мГ/см3, что достаточно для ее экспериментального обнаружения. С уменьшением размеров и увеличением частоты плотность силы возрастает - в сантиметровом и миллиметровом диапазоне длин волн можно ожидать от 1до 10 Г/см3, что достаточно для технических применений в энергетике, на транспорте и пр. На микроскопическом уровне (в масштабах молекул и атомов) магнитные и, особенно, электрические поля могут достигать громадных величин, поэтому в диапазоне инфракрасных и оптических частот плотность сил смещения может достигать многих килограммов на см3. Конечно на этих уровнях следует пользоваться уже не классическими, а квантовыми представлениями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Существование сил, не имеющих обратной реакции со стороны вещественных и полевых материальных структур (названных размыкающими силами), составляет содержание нового универсального закона природы, обоснованного принципами классической электродинамики и механики, достоверность и фундаментальность которого соответствует исходным наукам. Результаты опыта Грехема и Лахоза [2] следует рассматривать как экспериментальное подтверждение частного случая, касающегося эффекта действия момента силы, о которой идет речь. Привлечение законов сохранения импульса и энергии диктует необходимость признания существования вида материи (электровакуума), отличного от вещества и поля, заполняющего собой все физическое пространство и способного вступать в импульсное (силовое) и энергетическое взаимодействие с веществом, открывая возможность инфинитного безреактивного движения в свободном пространстве и получения энергии от невещественных и не полевых, но материальных структур. Оценки величин эффектов вселяют уверенность в неограниченные перспективы, которые откроются при использовании новых сил природы во всех областях человеческой деятельности (безреактивный транспорт, безтопливная энергетика и пр.). Теоретические и экспериментальные исследования в этом направлении представляются очень актуальными задачами сегодняшнего дня.

Различные аспекты проявления новых сил природы описаны на сайте <http://www.tts.lt/~nara> и в печатном издании "Классическая электродинамика и современность", которое можно скачать на <http://www.tts.lt/~nara/aspecty.html>.

ВЫВОДЫ:

  1. На основании законов классической электродинамики получена формула, дающая, вопреки современным представлениям о законе сохранения импульса, ненулевую величину, для равнодействующей силы в замкнутой, по традиционным понятиям, системе двух взаимодействующих частиц: точечного электрического заряда и точечного магнитного диполя (слово “точечный” означает малость размеров частиц, по сравнению с расстоянием между ними), имеющих произвольную ориентацию и произвольную относительную скорость. Выводы, полученные для точечных частиц путем интегрирования распространяются на сложные системы, содержащие протяженные электрические и магнитные элементы.
  2. Сила по п.1 может сообщать системе ускоренное движение (включая инфинитное), импульс и кинетическую энергию. Она так же, как и, приложенные к частицам активные силы, не имеет противодействующей силы реакции со стороны вещественных и полевых компонентов системы, следовательно является не внутренней, а внешней, по отношению к данной системе. Таким образом рассматриваемая система, вопреки первоначальным представлениям, фактически не является замкнутой, что снимает противоречие с законом сохранения импульса (сила названа, по определению, размыкающей силой, а система - разомкнутой системой).
  3. При постоянстве магнитного момента, импульс по п. 2, приобретается системой вследствие перемещении заряда из одной точки в другую и определяется только координатами данных точек, независимо от скорости и траектории перемещения. По этой причине вводится величина, связанная с электрическими параметрами компонентов (потенциальный импульс), неравенство которой нулю является достаточным признаком разомкнутости системы. Существуют импульсные потенциалы и других типов, а так же потенциалы моментов импульсов, с каждым из которых связан свой закон сохранения. Импульсные и моменто-импульсные потенциалы могут быть присущими различным элементарным частицам и атомным ядрам, проявляя себя в различных реакциях с их участием, в частности частица, обладающая магнитным моментом, должна иметь так же и сопутствующий момент количества движения (что показано на примере электрона).
  4. Согласно теореме об энергии (см. Часть 1, Выводы, п. 4), кинетическая энергия разомкнутой системы приобретается ею не за счет собственного источника питания, а в процессе взаимодействия с отличным от вещественного и полевого видом материи, названным, по определению, электровакуумом, заполняющем собой все пространство, однако, априори не отождествляемым ни с физическим вакуумом, ни с эфиром. Электровакуум обладает способностью вступать в процессы импульсного (силового) и энергетического взаимодействия с веществом.
  5. Эффекты взаимодействия по п. 4, при определенных условиях, могут быть весьма значительными, что создает неограниченные перспективы их применения во всех областях человеческой деятельности, связанных с естественными науками и техническими приложениями. (прежде всего универсальный безреактивный транспорт, безтопливная энергетика и т. п.).
  6. Выводы по п. п. 1 - 4, представляют собой содержание нового универсального закона природы, обоснованного принципами классической электродинамики и механики, вследствие чего обладающего такой же фундаментальностью и достоверностью (частный случай имеет экспериментальное подтверждение в опыте Грехема и Лахоза), характер которого, отвечает актуальным проблемам, стоящим перед наукой и практикой, в связи с чем теоретические и экспериментальные исследования в области разомкнутых систем являются приоритетными задачами сегодняшнего дня.

ПРИЛОЖЕНИЕ:

Возбуждение безреактивных сил вращением

Интересно рассмотреть случай вращения системы, содержащей взаимно неподвижные электрические и магнитные элементы (например, молекула, обладающая одновременно дипольным электрическим и магнитным моментом или твердое тело, состоящее из таких молекул). Тогда скорость изменения электрического поля будет dE/dt = [w E] и основная формула для безреактивной силы F = [m(dE/dt]/c2 (см. Часть 2, (16)) примет вид:

F = [m[w E]/c2 = w (mE)/c2 - E(mw )/c2                                                (1)

Учитывая, что магнитный момент намагниченного образца твердого тела, имеющего объем V равен m = MV (M - вектор намагниченности), получим:

F = [M[w E]V/c2 = w (ME)V/c2 - E(Mw )V/c2                                            (2)

Первый член правой части (2) имеет максимальное значение когда внутримолекулярные поля параллельны и вращение происходит вокруг оси, перпендикулярной их направлениям. При этом тело будет испытывать действие силы, направленной вдоль оси вращения. Назовем ее подъемной силой. Частное от деления этой силы на вес образца rVg (r - плотность, g - ускорение свободного падения; 9,8 м/с2), даст коэффициент подъемной силы k - безразмерное число, показывающее во сколько раз величина безреактивной силы превышает вес образца, k = w ME/r gc2.

Оценим величину k для при некоторых технически достижимых параметрах. Примем значения электрических и магнитных полей, характерные для внутримолекулярных масштабов - E = 1011 В/м, M = 106 А/м, w - равным 105 рад/с (в интернете есть сообщения о создании миниатюрных двигателей внутреннего сгорания для питания мобильных электронных устройств, содержащих турбинку, вращающуюся с частотой 2,4 млн. оборотов в минуту, значит w превышает 105 рад/с), r = 104 кг/м3. Получим k = 1.

Особенно интересен случай, когда размеры частиц одновременно намагниченного и электрически поляризованного вещества становятся соизмеримыми с размерами молекул. При этом частота вращения будет определяться энергией теплового движения и уже при комнатной температуре составит 1010 - 1011 радиан в секунду. Коэффициент подъемной силы достигнет миллиона, ускорения превысят величины, которые имеют снаряды в стволах орудий. Длительно двигаясь в свободном пространстве и за считанные минуты достигая релятивистских скоростей, такие частицы смогут приобрести колоссальные энергии.

Второй член формулы (2) определяет вращательное ускоренное движение (тангенциальное ускорение) и достигает максимального значения в том случае, когда векторы E и M взаимно перпендикулярны, а вращение осуществляется вокруг оси, параллельной направлению M. Может быть реализовано как ускорение вращения (режим самоускорения), так и его замедление. Если частица имеет характерный размер порядка 10-9 м (диапазон молекулярных размеров), и характерные для внутримолекулярных масштабов намагниченность (M = 106 А/м) и напряженность электрического поля (E = 1011 В/м), то в режиме самоускорения она удваивает свою энергию от начального значения, соответствующего тепловому вращательному движению при температуре около 3000 К за время, измеряемое несколькими микросекундами.

Очень интересен режим замедления вращения при котором частица теряет свою тепловую энергию, как бы переводя ее из вещественной формы в пространственную. Это явление можно назвать аннигиляцией энергии. Оно может получить практическое использование при необходимости избавиться от лишнего тепла (средство борьбы с энергетическим загрязнением и др.).

Эффекты линейного и углового самоускорения или аннигиляции энергии могут быть вызваны не только вращательным, но колебательным движением (температурные колебания, ультразвук и др.). Это открывает перспективы появления в будущем, таких необычных материалов, которые без видимых внешних воздействий создают силу тяги в определенном направлении, вращающий момент относительно определенной оси, выделяют или поглощают энергию, переводя ее из пространственной формы в вещественную и обратно и т п.

В заключение отметим, что формула (1), в определенной степени, применима и к атомным ядрам, многие из которых обладают электрическими и магнитными параметрами  и достигают уровней энергии вращения до 100 кэв , что соответствует частотам вращения 1020 и более об/с (квадрупольные электрические моменты особенно велики у ядер редкоземельных элементов). Если ядра таких атомов, составляющих структуру твердого тела, вращаются вокруг одинаковых осей, то оценка плотности подъемной силы по формуле (1) дает поражающую воображение величину - 1016 тонн на грамм эквивалент или коэффициент подъемной силы1019. Один килограмм вещества, содержащего подобные ядра, в сто раз превзошел бы по энерговыделению наше светило -Солнце. Можно предположить, что причиной ориентации   осей вращения ядер атомов  в одном направлении могут быть гироскопические эффекты, возникающие при вращении твердого тела как целого. Поэтому при благоприятном сочетании   соответствующих параметров от ядерной компоненты можно ожидать эффектов возникновения значительных подъемных сил при сравнительно малых (технически достижимых) скоростях вращения макроскопических твердых тел.

Дата публикации: 12 августа 2002
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.