Магнитное поле – статическое образование, не принадлежащее носителю поля, или парадокс униполярных машин
Приведено описание парадокса униполярных электромашин, генератора и мотора, являющегося экспериментальным доказательством гипотезы о «неподвижности магнитного поля», которое, согласно данной гипотезе, не является «формой материи», не «принадлежит» магниту, не движется вместе с магнитом, а является динамической деформацией некой очень специфической среды. По аналогии можно предположить, что электрическое поле является статической деформацией той же среды.
1. Эквивалентные контура постоянных магнитов
Приведенный в этом параграфе материал не является темой данной статьи, но его изложение необходимо для понимания основного материала.
Магнитный момент постоянного магнита есть векторная сумма магнитных моментов элементов данного магнита, то есть сумма магнитных моментов (Σρ) атомных ядер, атомных электронных оболочек, магнитных моментов электронов. В ненамагниченном материале эти моменты направлены хаотически и суммарный момент равен нулю. При наложении поля моменты ориентируются в направлении поля и в магнитных материалах это направление сохраняется у значительного числа этих элементов.
Физически, магнитный момент постоянного магнита может быть представлен в виде момента некого «эквивалентного контура» - кругового проводника (одного или двух) с текущим в нем «эквивалентным током» [1]. Причем, эти «эквивалентные контура» проявляются как реальные физические контура и определяет конфигурацию магнитного поля магнита, а силовое взаимодействие магнитов и магнитов с проводниками происходит за счет сил Ампера.
Эксперименты показывают, что у магнита даже сложной конфигурации «эквивалентных контуров» может быть один или два и расположены они на внешней поверхности магнита (не в теле). Например, «эквивалентный контур» намагниченного по оси дискового магнита, проходит по середине цилиндрической поверхности магнита. «Эквивалентные контура» намагниченного по оси кольцевого магнита (их два – наружний и внутренний), проходят по середине цилиндрических поверхности магнита (наружней и внутренней). При этом «эквивалентные токи» в них текут в противоположных направлениях. У короткого цилиндрического магнита есть только один «эквивалентный контур», проходящий по середине цилиндрической поверхности, в то время как у длинного цилиндрического магнита таких «контуров» - два, расположенных у торцов магнита на расстоянии примерно равному диаметру цилиндра.
Все это было исследовано экспериментально и является достоверным фактом [1].
2. Униполярный генератор
Униполярный генератор и электромотор состоят из однородного по окружности дискового магнита, намагниченного по оси, и проводящего диска (см. Рис. 1). В разных вариантах генератора и мотора диск может вращаться независимо от магнита или может быть жестко закреплен на магните.
Униполярный генератор имеет следующие особенности (ЭДС снимается щетками с центра диска и с его перферии, см. Рис. 1):
Магнит вращается, диск стоит - ЭДС=0.
Диск вращается, магнит стоит - ЭДС=Е1.
Диск и магнит вместе вращаются (генератор без статора) - ЭДС=Е1.
Диск вращается, магнит вращается в любом направлении с любой скоростью - ЭДС=Е1.
Эти особенности униполярных генератора являются пародоксальными и требуют объяснения.
Существуют два принципиально разных подхода (гипотезы) к объяснению парадокса униполярного генератора:
Магнитное поле движется вместе с магнитом. Происходит компенсация во внешнем контуре [3], [6].
Рис. 1
В случае вращающегося диска и неподвижного магнита (случай а, Рис 1), ЭДС наводится в диске (проводник ОС), а во внешнем неподвижном контуре (проводник OADC) ЭДС не наводится.
В случае неподвижного диска и вращающегося магнита (случай b, Рис 1), наводится одинаковая, но противоположно направленная ЭДС в диске (проводник ОС) и проводнике AD внешнего контура.
В случае магнита и диска, вращающихся с разными скоростями (случай с, Рис 1), вращение магнита относительно внешнего проводника AD наводит в нем ЭДС, в то время как ЭДС наведенная в диске зависит от относительной скорости вращния диска и магнита и, в предельном случае, когда диск вращается вместе с магнитом, ЭДС, наводимая в диске, равна нулю.
Магнитное поле является статическим образованием, не движущимся вместе с носителем поля (магнитом) [1]. Эта гипотеза объясняет все четыре случая.
Таким образом, в случае униполярного генератора обе упомянутые гипотезы позволяют объяснить, в частности, отсутствие ЭДС в случае вращение только одного магнита и ее наличие в случае совместного врашения диска и магнита.
Кстати, эти особенности работы униполярных машин не позволяют сделать их обмотку многовитковой, так как ЭДС в каждом витке ротора (виток вращается вместе с ротором) взаимно компенсируется. Единственным местом на роторе, где не наводится ЭДС является ось. Это позволяет удвоить напряжение, вырабатываемое генератором. Схема такого генератора приведена на Рис. 2. Эта конструкция была разработана и испытана автором данной статьи.
Рис. 2
В ней два кольцевых магнита расположены одноименными полюсами друг к другу. Два проводящих диска закреплены на проводящей оси и вращаются относительно неподвижных магнитов. При этом напряжение, вырабатываемое в верхнем диске складывается с напряжением, вырабатываемым в нижнем диске, то есть удваивается. Диски могут быть жестко закреплены на магнитах, при этом вся эта конструкция вращается вокруг оси.