СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Электрофизика ОБ ОДНОМ ЗАБЛУЖДЕНИИ В ТРАКТОВКЕ СФЕРИЧЕСКИ-СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ.

 

ОБ ОДНОМ ЗАБЛУЖДЕНИИ В ТРАКТОВКЕ СФЕРИЧЕСКИ-СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ.

 

© Кузнецов Ю.Н.

Контакт с автором: kun3461@yandex.ru

 

В статье [1] Б.М.Болотовского и В.А.Угарова “Об одном “парадоксе” электродинамики”рассматривается нестационарное сферически-симметричное распределение объёмной зарядовой плотности при неизменном числе одноимённых электрических зарядов.

Привлекая теоретические построения, основывающиеся на положениях максвелловской электродинамики, авторы приходят к следующим выводам. “Сферическая симметрия задачи привела к исчезновению магнитного поля. Отсюда очевидно отсутствие излучения”.

Приводится комментарий академиков Я.Б. Зельдовича и И.А. Яковлева -- закон сохранения заряда запрещает саму постановку задачи.

_______________________________________________________________________________

В последующем изложении покажем, что привлечение закона сохранения энергии к сферически симметричной электродинамической ситуации позволяет получить иные выводы.

С целью упрощения электродинамической схемы, заменим объёмно заряженный шар тонкостенной заряженной сферической оболочкой, расширяющейся с радиальной скоростью . На рисунке1 показаны радиальные токи принудительного переноса зарядов iп. вместе с оболочкой. Такими же радиальными являются векторы скорости движения VE электрических полей вслед за своими зарядами e. Эти векторы образуют в каждой точке пространства вне сферы центрально-симметричную систему (Рис2).

 

Поскольку в рассматриваемом примере число избыточных зарядов (1) неизменно (2), то электрическое поле стационарно (3) и индуктируемого магнитного поля нет (4)

q = ∑e (1) = 0, (2) = 0, (3) = 0. (4)

Источником магнитных полей являются радиальные токи переноса зарядов iп. Каждый движущийся заряд образует собственное циркуляционное магнитное поле (5). Геометрическое суммирование векторов напряжённости циркуляционных магнитных полей всех зарядов даёт в итоге нуль-вектор (6) в каждой точке пространства вне сферы (Рис.3)

= . (5) ∑ = 0 (6)

В этом пункте решения задачи нельзя не согласится с авторами. Действительно, нуль-векторный результат объясняется сферической симметрией рассматриваемой ситуации

Однако авторы заблуждались, принимая взаимную компенсацию магнитных свойств за взаимную компенсацию самих материальных полей. Заблуждались не только они.

Сферически симметричный токовый источник и его магнитное поле характеризуются в [2] Э. Парселлом аналогичным образом: магнитное поле любого радиального симметричного

распределения тока, вычисленного по закону Био-Савара, должно быть равно нулю, вследствие симметрии, так как нет никакого другого направления тока, за исключением радиального”.

То же и в учебном пособии [3] И.Е Иродова: “Электрические токи, текущие в радиальных направлениях, должны возбуждать магнитное поле. Выясним, куда направлен вектор В в произвольной точке Р. Прежде всего ясно, что вектор В не может иметь радиальной составляющей. Если бы это было не так, поток вектора В через поверхность сферы S (10.2) был бы отличен от нуля, что противоречит уравнению (7.2). Значит, вектор В должен быть

перпендикулярен радиальному направлению в точке P. Но это невозможно, так как все

направления, перпендикулярные радиальному, совершенно равноправны, они ничем не выделены. Остаётся единственное – магнитное поле всюду равно нулю”.

Проанализируем теперь сферически симметричную электродинамику, равным образом

учитывая свойства магнитных полей и их энергосодержание. Как суммируемых, так и суммарного. Представим себе, что на радиально расширяющейся оболочке имеется один электрический заряд. Движущееся вслед за ним его электрическое поле приобретает кинетическую энергию. Этому релятивистскому приращению энергии эквивалентно магнитное поле. Станем увеличивать число зарядов на оболочке. Вместе с увеличением суммарной кинетической энергии растёт и общее магнитное поле. В конечном счёте, вся поверхность оболочки равномерно покроется радиально движущимися электрическими зарядами. Образуется ли общее магнитное поле? Авторы названной статьи это отрицают, исходя из достоверного нуль-векторного результата (6), основывающегося на фундаментальном принципе суперпозиции.

Вместе с тем, согласно фундаментальному принципу сохранения энергии, достоверным является и другой результат – конечная величина алгебраического суммирования (7) скалярных плотностей кинетических энергий. Ей эквивалентен квадрат модуля вектора напряжённости общего магнитного поля (8) в каждой рассматриваемой локальной области пространства

≡ ∑ω , (7) ∑ω . (8)

Во всём пространстве вокруг заряженной сферы электрические поля движутся друг сквозь друга вслед за своими зарядами с одинаковой скоростью. Поэтому, подставив в равенство (7) вместо суммарной локальной энергетической плотности величину кинетической энергии всех радиально движущихся электрических полей, получим общую магнитную энергию

WE WH. (9)

В расхождении между (6), и (8) речь идёт не о парадоксе. Налицо истинное противоречие между результатами применения к сферически симметричной электродинамической ситуации двух фундаментальных принципов. Согласно принципу суперпозиции, геометрическое суммирование векторов магнитной напряжённости везде даёт в итоге нуль-вектор. Согласно принципу сохранения энергии, алгебраическое суммирование скалярных плотностей кинетических энергий везде приводит к конечному результату, которому эквивалентно общее магнитное поле. Всеобщий принцип сохранения энергии преобладает над частным принципом суперпозиции. Поэтому разрешение противоречия должно касаться нуль-векторного результата (6). Поскольку материальных объектов без физических свойств не бывает, то в реальной сферически-симметричной электродинамической ситуации неизбежна замена взаимно скоменсировавшихся циркуляционных магнитных свойств другим. Известны две структуры полей -- либо с замкнутыми, либо с разомкнутыми силовыми линиями. Разрешением противоречия является безальтернативное утверждение о замене циркуляционного магнитного свойства накладывающихся полей потенциальным для общего поля. В сферически-симметричной ситуации магнитное поле может быть только с разомкнутыми силовыми линиями.

С целью описания общего количества центрально-симметричного движения электрических полей введём суммарный скалярный модуль скорости (10), позволяющий непосредственно записать магнитную компоненту общего магнитного поля (11)

≡ ||, (10) = ||. (11)

Безнаправленному сферически-симметричному току переноса зарядов эквивалентен условный магнитный макрозаряд (12), окружённый потенциальным полем (13).

q|| ≡ m,. (12) = . (13)

При расходящихся радиальных токах зарядов предлагается считать его положительным. При сходящихся – отрицательным.

Выводы из анализа протяжённой сферически- симметричной электродинамической ситуации применимы и к локальному варианту. Сферически-симметричная электродинамика является частным (предельным) случаем. Реализуемы разные формы центральной симметрии. Например, сферически симметричная плотности тока || имеет три

скалярные компоненты ( |x,y,z | ). Приравняв нулю одну из них приходим к осевому виду центральной симметрии. Если остаётся только одна токовая компонента, то она описывает аксиальный вид центральной симметрии токового источника.

На рисунке 5 приведена идеализация локального варианта вещественных источников поля

 

Рис.5

В бесконечно малой области пространства изменение плотности электрических зарядов (14) обусловлено втекающим, или вытекающим однонаправленным током (15)

≠ 0. (14) ≠ 0, (15)

В локальном примере с центрально-симметричными токами (Рис.6),

 

Рис.6

с точки зрения принципа сохранения зарядов, ничего не изменилось в практике отношений между токами и переменностью плотности зарядов. Однако теоретическое описание встречается с проблемой

≠ 0 (16). ∑ = 0, (17)

С математической точки зрения геометрический нуль-вектор -- ничто. Токовый нуль-вектор – нечто. Он составлен из векторов, имеющих физическое наполнение в виде движущихся плотностей зарядов, которые бесследно исчезнуть не могут.

Приведём аналогичный пример, иллюстрирующий переход от однонаправленной механической силы, действующей на тело, к центрально-симметричной (Рис.7).

 

Рис.7

В этом случае последствия достоверно известны. Векторный закон Ньютона переходит в скалярный закон Гука. Добавим переход между аэродинамикой в трубе и газовыми законам в замкнутом сосуде. Вектор скорости движения газа заменяется скаляром давления в газе.

Переход от токового нуль-вектора к скалярному модулю (18)

≡ || (18)

имеет обоснование, опирающееся на аналогичные факты двойственности других явлений с однонаправленной и центрально-симметричными векторными причинами.

Вернёмся к примеру сферически-симметричного движения электрических зарядов. В нём авторы применили к вычислению общего магнитного поля и излучаемой электромагнитной энергии положения максвелловской электродинамики, в которой причины описываются однонаправленными векторами. Они полагали, что центрально-симметричная электродинамическая ситуация есть простая сумма из токов и их полей. Однако, как свидетельствуют факты, природные явления с однонаправленными и центрально-симметричными векторными причинами имеют разные причинно-следственные связи.

В настоящее время в одном из университетов Санкт-Петербурга осуществляются эксперименты по противофазному наложению поперечных ЭМВ, имеющие целью обнаружение общего продольно-скалярного ЭМП. Речь идёт об исследовании свойств ЭМП в центрально-симметричной электродинамической ситуации без участия вещественных источников поля. Поясним суть эксперимента рисунками 8, 9. В верхних частях рисунков показаны диаграммы электрических и магнитных векторов накладывающихся поперечных полей двух противофазных ЭМВ в их плосковолновом приближении. При геометрическом суммировании векторов везде получаются нуль-векторы.. При этом оба потока плотности электромагнитной энергии сохраняются.

В нижних частях показаны диаграммы скалярных модулей (||, ||), заменяющих иррациональные нуль-векторы. Пространственная неоднородность скалярных полей (||, ||), направлена вдоль распространения плоской ЭМВ. Градиентами неоднородности скалярных полей являются новые продольные полевые векторы – участники безвихревых индукционных явлений. Приведенные рисунки наглядно показывают теоретический механизм перехода взаимно скомпенсировавшихся поперечных направленностей векторов накладывающихся полей в продольные направленности векторов общего ЭМП. Решающая роль в нём отводится утверждению об оправданности замены поля бессодержательных иррациональных нуль-векторов реальным полем скалярных модулей ( ∑≡ ||, ∑≡ ||), квадратам которых эквивалентна сохраняющаяся энергия общего ЭМП.

Переменность поля ЭМВ характеризуется как скоростью, так и ускорением изменения.

Скоростной составляющей соответствует скалярно-векторная запись двух индукционных явлений, в которых переменные скалярные поля порождают продольно-векторные

, (19) . (20)

В ускоренно изменяющемся поле следствие переменно. Оно, в свою очередь, становится причиной второго порядка, обуславливающей два других индукционных явления, описываемых векторно-скалярными равенствами, в которых продольно-векторные переменные поля порождают скалярные

, (21) . (22)

По сравнению с максвелловской, в центрально-симметричной электродинамике четыре вида индукционных явлений. Это отражено в 4-мерной математической модели, построенной на совершенно других основаниях [4].

Литература

  1. Б.М. Болотовский, В.А. Угаров.“Об одном “парадоксе” электродинамики”. Успехи физических наук. Том 119, вып.2, М., “Наука”, 1976 г.
  2. Э. Парселл. Электричество и магнетизм. М., “Высшая школа”,1980г
  3. И.Е Иродов. Основные законы электромагнетизма. М.“Высшая школа”, 1991 г.
  4. Кузнецов Ю. Н. Научный журнал русского физического общества, 1-6, 1995 г,
Дата публикации: 19 ноября 2008
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.