Магницкий. Физический вакуум и законы электромагнетизма

Добавил:

ejen51 course-as.ru Авшаров Евгений Михайлович, ejen@course-as.ru Инвестор и Технический директор ООО 'КУРС-АС1', Москва, http://www.course-as.ru, Все наиболее важное обо мне:http://www.course-as.ru/Avsharov.html Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Институт Теоретической и Прикладной Эфиродинамики

Предмет:

Эфиродинамика

Файл:

−sinθ θ)ei(ωt−ϕ)

iωρ V (cosθ r

.pdf

Скачиваний:

153

Добавлен:

28.04.2021

Размер:

364.46 Кб

Скачать

☆

1 / 21 2 > Следующая >>>

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

УДК 517.938; 51-72

ФИЗИЧЕСКИЙ ВАКУУМ И ЗАКОНЫ

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА

Магницкий Н.А., д.ф.-м.н., профессор МГУ им. М.В. Ломоносова, nmag@isa.ru

Аннотация. Получены формулы магнитной индукции и напряженностей электрического и магнитного полей элемента тока исходя из уравнений физического вакуума, выведенных на основе законов классической механики. Выведен закон Био-Савара- Лапласа, найдена корректировка закона Ампера, справедливая не только для параллельных, но также и для перпендикулярных токов. С позиций классической механики объяснено появление в проводнике электродвижущей силы, силы Ампера и силы Лоренца. Показано, что появление э.д.с. индукции в проводнике является локальным эффектом и зависит от самого проводника и от локальных полей возмущений физического вакуума в окрестности проводника, а не от площади контура, ограниченного проводником.

Ключевые слова: физический вакуум, магнитная индукция, классическая механика.

ВВЕДЕНИЕ

В современной теоретической физике постоянно подчеркивается, что основные законы и уравнения электромагнетизма, такие как закон индукции Фарадея, закон Био-Савара-Лапласа, закон Ампера, уравнения Максвелла-Лоренца не вытекают из каких-либо более общих теоретических положений, а являются обобщенной записью наблюдавшихся опытных фактов. Кроме того, остается неясным физический смысл основных категорий теории электромагнетизма, таких как ток, элемент тока, электрическое и магнитное поле тока, магнитная индукция, электродвижущая сила, сила Ампера, сила Лоренца. Не может быть признано удовлетворительным также и «правило потока», согласно которому появление электродвижущей силы в контуре пропорционально скорости изменения магнитного потока через контур независимо от того, меняется ли магнитное поле или меняется площадь контура. Считается, что в первом случае э.д.с. создается в соответствии с законом Фарадея, а во втором – электронами движущегося проводника под воздействием силы Лоренца. По словам Р.Фейнмана, это единственный пример в физике, когда простой и точный закон требует для своего настоящего понимания анализа в терминах двух разных явлений [5]. Сама сила Лоренца в современной физике рассматривается исключительно как проявление релятивистского эффекта, что также не может быть признано удовлетворительным, так как постулирует наличие субъективных (зависящих от наблюдателя) явлений в объективно существующей природе. Также вызывает сомнение постулируемая современной

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

наукой зависимость э.д.с. в проводнике не от самого проводника, а от площади контура, ограниченного проводником.

В работах автора [2, 3] заложены основы математической теории физического вакуума (эфира) в виде плотной сжимаемой невязкой среды в трехмерном

				R
евклидовом пространстве с координатами r =(x, y, z)T , имеющей в каждый момент
времени	t плотность		ρ (r , t) и	вектор скорости распространения возмущений
R R	R	R	R
u(r,t) =(u	(r,t),u	(r,t),u (r,t))T . В		[2-3, 6-7] показано, что основные уравнения
1	2	3

классической электродинамики, квантовой механики и теории гравитации могут быть выведены из двух нелинейных уравнений динамики физического вакуума, следующих из уравнений классической механики Ньютона и инвариантных относительно преобразований Галилея:

∂ρ		R
∂ρ	R	∂(ρu)	R	R
	+ div(ρu) =0,		+ (u	)(ρu) =0,	(1)
∂t	+ div(ρu) =0,	∂t	+ (u	)(ρu) =0,	(1)
∂t		∂t

где первое уравнение является уравнением неразрывности, а второе – законом сохранения импульса.

В настоящей работе из системы уравнений физического вакуума (1) выведены все упомянутые выше локальные законы электромагнетизма, дано понимание в терминах физического вакуума силы тока, магнитного поля тока, элемента тока, силы Ампера, электродвижущей силы и силы Лоренца, устранена двойственность в трактовке электродвижущей силы, получено уточнение формулы закона Ампера, справедливое не только для параллельных, но и для перпендикулярных токов.

	ТОК, ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ТОКА
	Рассмотрим проводник, на который падает спиральная электромагнитная
волна	возмущений			физического		вакуума	(эфира)
	R	R	i ( ω	* t − k *ϕ )
	F	= F0 e			, ω * = c / r0	= k * c ,	(2)

вызывающая в нем появление тока. Для электромагнитных волн, имеющих достаточно малую частоту колебаний, величина r 0 является достаточно большой величиной по сравнению с размерами проводника. Будем считать элементом тока атом проводника. Естественно предположить, что независимо от своего внутреннего строения, которое в данной работе не рассматривается, внешнее строение любого атома должно быть аналогично внешнему строению простейшего атома – атома водорода [3, 7]. То есть, это должен быть шар, по любой параллели которого бежит с постоянной угловой скоростью волна сжатий – растяжений плотности физического вакуума, причем шары электронов составляют внешнюю оболочку шара атома, а размер электрона сопоставим с размером кристаллической решетки проводника. В

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

такой постановке ток не может быть движением электронов в проводнике. Тогда естественно предположить, что ток - это колебания атомов с определенной частотой, передающиеся по кристаллической решетке со скоростью света в определенном направлении, а сила тока пропорциональна частоте колебаний. Покажем, что именно таким решением обладает система уравнений физического вакуума (1).

Выберем

сферическую систему координат

(r,θ ,ϕ ) и совместим

начало

координат с центром атома, направив

ось

вдоль направления

падающей

спиральной волны физического вакуума (2).

Тогда спиральная волна порождает

волну возмущений физического вакуума, распространяющуюся вокруг оси z

по углу

ϕ с линейной

скоростью

W* = (c / r0 )r sinθ .

Запишем систему

уравнений

физического

вакуума

(1)

сферической

системе

координат

∂ρ

1 ∂(r 2 ρV)

∂(ρ Ωsinθ)

∂(ρ W)

= 0,

∂t

∂ r

r sinθ

∂θ

r sinθ

∂ϕ

∂(ρV)

+ V

∂(ρV)

Ω ∂(ρ V)

∂(ρV)

0, (r)

∂t

∂ r

∂θ

r sinθ

∂ϕ

∂(ρ Ω)

Ω ∂(ρ Ω)

∂(ρ Ω)

(3)

+ V

=0, (θ )

∂t

∂ r

∂θ

r sinθ

∂ϕ

∂(ρ W)

Ω ∂(ρ W)

∂(ρ W)

∂(ρW)

+ V

= 0,

(ϕ)

∂t

∂ r

∂θ

r sinθ

∂ϕ

,uϕ )T ,

=V, uθ =Ω,

uϕ =W,

где u(r,θ,ϕ) =(ur ,uθ

найдем

ее решение с

линейной скоростью распространения возмущения по углу ϕ в виде

W =W* (1 +ψ (r,θ ,ϕ , t)) = (c / r0 )r sin θ (1 +ψ (r,θ ,ϕ , t)), ψ <<1. Остальные

компоненты вектора решения системы (3) будем искать в виде

ρ(r,ϕ,θ,t) = ρ0 (1+ q(r,ϕ,θ,t)), q <<1, Ω(r,ϕ,θ,t) <<1, V (r,ϕ,θ,t) <<1.

Подставляя искомый вид решения в систему уравнений (3) и пренебрегая членами второго порядка малости, получим следующую систему уравнений для функций

V(r,ϕ,θ,t), Ω(r,ϕ,θ,t), q(r,ϕ,θ,t), ψ (r,ϕ,θ,t)

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

∂q

∂V

∂(Ωsin θ)

∂q

∂ψ

(

) +

(

) =0,

∂t

∂ r

r sinθ

∂θ

∂ϕ

∂V

c ∂V

∂Ω

c ∂ Ω

=0, (r);

=0, (θ )

∂t

r0 ∂ϕ

∂t

r0 ∂ϕ

∂q

∂ψ

Ωcosθ

∂q

∂ψ

(

) =0, (ϕ)

∂t

r sinθ

∂ϕ

Последняя система уравнений имеет решение в виде:

W ( r , ϕ , θ , t )

V ( r , ϕ , θ , t )

Ω ( r , ϕ , θ , t )

ρ ( r , ϕ , θ , t )

r sin θ (1 +

iV 0 cos θ

e i ( ω t − k ϕ ) ),

ω r 2

V 0

cos θ

e i ( ω t − k ϕ ) , ω = ω

, k = 1,

= −

V 0 sin θ

e i ( ω t − k ϕ ) ,

(1 +

iq 0

e i ( ω t − k ϕ ) ).

ω r 3

Для найденного решения в первом приближении

V	∂(ρW)	+	Ω	∂(ρW)	≈ ρ0	c	(V sinθ + Ωcos θ) = 0.
V		+			≈ ρ0		(V sinθ + Ωcos θ) = 0.
	∂ r r ∂θ					r
						0

Таким образом, система уравнений (3) физического вакуума (эфира) на найденных решениях в первом приближении принимает вид:

∂ρ

∂(ρ V )

ρ V

∂(ρ Ω )

∂(ρ W )

= 0,

r ∂θ

r sin θ

∂t

∂r

∂ ϕ

∂(ρ V )

W ∂(ρ V )

= 0,

(r )

∂t

r sin θ

∂ ϕ

∂(ρ Ω)

(4)

= 0,

(θ )

∂t

r sin θ

∂ ϕ

∂(ρ W )

W ∂(ρ W )

= 0.

(ϕ )

∂t

r sin θ

∂ϕ

Определение.

Напряженностью H магнитного поля тока и индукцией dB

магнитного поля элемента тока (атома) в точке пространства с координатами (r,θ ,ϕ )

назовем направленные по углу ϕ векторы

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

R R

∂(ρ W ) dzϕ ≈ ρ

ω sinθ ei (ω t −ϕ ) (q

+ rV cosθ )dzϕ.

dB = Hdz =

r sin θ

∂ϕ

r 2

Положим

r V

= q

. Тогда

и, следовательно,

R R

I [dl × r ] ,

dB = H dz ≈ ρ q ω sin θ e i (ω t −ϕ ) dz ϕ = const

r 3

где Idl = ω exp(i(ω t − ϕ ))dz - элемент тока, направленный по оси R z

(5)

(6)

атома

проводника, вдоль которой, как будет показано ниже, происходят колебания атома

(рис. 1).

Рис. 1. Индукция dB магнитного поля (а) и напряженность E электрического поля

(б) элемента тока Idl

Последняя формула с точностью до коэффициента совпадает с законом БиоСавара в дифференциальной форме для индукции магнитного поля проводника. Очевидно, что результирующая индукция, создаваемая в точке пространства магнитными полями различных элементов тока (атомов проводника), является векторной суммой индукций полей, создаваемых каждым элементом тока независимо

от других его

элементов.

Следовательно, справедлив

принцип

суперпозиции

в точке r

магнитных полей, из которого вытекает,

что индукция

B ,

создаваемая

пространства магнитным полем контура

γ с током

I ,

может быть найдена по

формуле Био-Савара-Лапласа

I[dl × (r

− s )]

B(r ) = const ∫

− s

где s - вектор положения точек контура, а dl - вектор элемента контура.

Заметим,

что сила

тока определяется

не

только

частотой

колебаний

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

(дрожаний) атома, но также и волновым числом (электропроводностью проводника) передачи этих колебаний либо через эфир, либо непосредственно от атома к атому проводника. Этот вопрос требует дополнительного исследования.

Определение. Напряженностью E электрического поля тока назовем суммарный вектор полей из системы уравнений (4), направленных по радиусу r и углу θ :

R	W	∂(ρV) R
E=			r	+
	rsinθ
		∂ϕ

=−iωρ 0V0ei(ω t−ϕ) R

z.(7)

Замечательным является тот факт, что вектор напряженности электрического поля

элемента тока направлен всюду вдоль dl (вдоль оси атома z ) (рис. 1а, б). Таким образом, током в проводнике является бегущая по кристаллической решетке проводника волна колебаний атомов вдоль их осей с частотой ω , вызванная волной

сжатий-растяжений плотности физического вакуума,	бегущей по	углу ϕ	вдоль
каждой параллели атома с постоянной угловой	скоростью	(с / r0 ) sinθ	под
воздействием внешней спиральной волны (2).	Вектор	напряженности

индуцированного током электрического поля в любой точке пространства также направлен либо вдоль, либо в противоположном элементу тока Idl направлении.

Важно также отметить, что напряженности электрического	и магнитного
R
полей элемента тока не являются напряженностями электрического Eel	и магнитного
R

Hm полей в смысле уравнений электродинамики Максвелла. Более того, так как

H m = c rot(ρ u) [2-3], то из системы уравнений (4)

и из справедливого всегда закона

Фарадея ∂ H m

/ ∂ t + c rot E el

= 0 , следует, что

W ∂(ρ V ) R

W ∂(ρ Ω) R

W ∂(ρ W ) R

R R

Eel

≈

r +

θ +

ϕ = E + H .

r sin θ ∂ ϕ

То есть, одна, направленная вдоль оси атома, компонента напряженности электрического поля физического вакуума (эфира) является напряженностью электрического поля элемента тока и создает в собственном проводнике и в других соседних проводниках электродвижущую силу, а другая, направленная по углу ϕ ,

компонента напряженности электрического поля физического вакуума является

напряженностью

магнитного поля

элемента

тока.

другой

стороны,

найдем

компоненту Hϕ напряженности магнитного поля Hm физического вакуума

1 ∂

ρ0V0 cosθ

i (ω t−ϕ )

ω r0 ρ

0V0

sinθ

i(ω t−ϕ ) R

Hϕ = сrot (ρ Vr

+ ρ Ωθ

+ ρWϕ )ϕ ≈ −

(

)ϕ

ϕ.

∂θ

Очевидно, что при выполнении равенства

r0V0

= q0

последнее выражение в

точности совпадает с формулой (6)

для напряженности магнитного поля элемента

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

тока. Таким образом, классический вектор напряженности магнитного поля тока (6) является одновременно компонентой векторов напряженностей как электрического, так и магнитного полей физического вакуума в смысле уравнений Максвелла (закона Фарадея).

	ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА
Рассмотрим линейный проводник L с током I			и замкнутый контур L1
вне его, стягивающий поверхность S .		Как установлено выше, ток		I создает вокруг
проводника	L магнитное поле с	вектором индукции	B ,	индуцирующее в
проводнике	L1 электрическое поле с вектором напряженности E (рис. 2).

		Рис. 2. К выводу электродвижущей силы
	В	классической электродинамике		электродвижущей				силой (э.д.с.) Ε в
контуре		L1 , индуцируемой током	I		контура		L	называется величина,
противоположная по знаку скорости изменения потока индукции B магнитного поля
тока	I через контур L1 :
		R R		1 ∂		R	R
		Ε = ∫(E dl1 ) = −				∫(B n)dσ ,		(8)
		Ε = ∫(E dl1 ) = −		c ∂ t		∫(B n)dσ ,		(8)
		L		c ∂ t		S
		1
где	n - единичный вектор нормали к элементу площади dσ .							Последнее выражение

является прямым следствием закона индукции Фарадея. Э.д.с. в формуле (8) зависит от площади поверхности S , ограниченной кривой L1 , хотя совершенно очевидно, что э.д.с. индуцируется в проводнике L1 и не должна зависеть от произвольной стягиваемой им поверхности, то есть должен существовать локальный дифференциальный закон зависимости элемента э.д.с. от наводящего ее элемента

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

тока Idl в контуре L . Такой дифференциальный закон является непосредственным

следствием выведенной ранее формулы (7) для					элемента напряженности						E
электрического поля, индуцированного в элементе (атоме) проводника L1 элементом
тока Idl проводника L
R R		2	i(ω t−ϕ)	R R		ρ	0q0		∂I	R R
d Ε = ∫(dE dl1 ) = − ∫		iω ρ	0q0e	( dl dl1 )	= −	ρ	0q0	∫	∂I	(dl dl1 )/ r1.	(9)
d Ε = ∫(dE dl1 ) = − ∫			cr	( dl dl1 )	= −		c	∫	∂t	(dl dl1 )/ r1.	(9)
L	L		1					L
1	1							1

Формула (9) в отличие от формулы (8) справедлива для любых (замкнутых или незамкнутых) контуров и не зависит от площадей, охватываемых контурами.

Если оба контура замкнуты, то полная э.д.с., индуцируемая в контуре L1

контуром

L с током I будет, очевидно, равна

R R

ρ 0q0

∫∫

∂I

R R

∂I

ρ 0q0

∫∫

(dl dl1)

Ε = −

(dl dl )/ r = −M

, M =

(10)

∂t

L L

где M – коэффициент взаимоиндукции контуров. Формула (10), полученная из уравнений физического вакуума (1), полностью совпадает с классической формулой для взаимоиндукции замкнутых контуров, однако она также справедлива и для произвольных контуров и не зависит от потоков индукции через поверхности, ограниченные контурами. Как и следовало ожидать, “правило потока” не отражает существа происходящих в проводниках электромагнитных процессов. Ниже будет показано, что изменение площади контура при движении проводника в магнитном поле также не является причиной возникновения в нем электродвижущей силы.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОВ. СИЛА АМПЕРА И ЗАКОН АМПЕРА

Рассмотрим два взаимодействующих элемента тока I1dl1 и I2dl2 (рис 3). В

классической теории электромагнетизма сила взаимодействия элементов тока

определяется экспериментально найденной формулой (законом) Ампера

µ0

[I1dl1 × r12

]

[I2 dl2 × r12 ]

dF =

[I dl ×

], dF =

[I dl ×

(11)

4π

где d F12 - сила, с которой первый ток действует на второй, а dF21 - сила,

с которой

второй ток действует на первый. Нетрудно убедиться в том, что в соответствии с законом Ампера параллельные токи, изображенные на рис. 3а, взаимодействуют и

R R

удовлетворяют третьему закону Ньютона dF12 = −dF21 (однонаправленные токи притягиваются, а разнонаправленные – отталкиваются), а для перпендикулярных токов, изображенных на рис.3.б, третий закон Ньютона нарушается, причем

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

dF21 = 0 , а dF12 ≠ 0 в то время как эксперименты Ампера свидетельствовали о том,

что перпендикулярные токи взаимодействовать не должны.

Рис. 3. Закон Ампера работает для параллельных токов и не работает для

перпендикулярных токов

Покажем, что данное противоречие устраняется небольшой корректировкой закона Ампера, вытекающей естественным образом из уравнений физического

вакуума (1). Ясно, что закон Ампера для силы, например, dF12 можно записать в виде

[I1dl1

× r12 ]

= [I

× B ],

B = const

(12)

r12

то есть в

виде векторного

произведения вектора элемента

тока I2dl2

на вектор

элементом тока I1dl1 в

магнитной

индукции B1 ,создаваемой

месте расположения

элемента тока I2dl2

(рис. 3а). Сила dF12 , записанная в виде (12), называется силой

Ампера, происхождение которой до сих пор остается одной из загадок природы и не

имеет разумного объяснения с позиций современной науки. Выражение

(12)

является отражением укоренившегося в науке мнения о том, что сила Ампера, действующая на элемент тока, расположенный в магнитном поле, зависит исключительно от вектора магнитной индукции поля в месте расположения элемента

тока. Покажем, что это не совсем так. Действительно, вектор магнитной индукции B1

лежит в плоскости S1 , содержащей точку элемента тока I2dl2 и перпендикулярной вектору элемента тока I1dl1 , но, вообще говоря, не перпендикулярной элементу тока

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ, № 1 (2), 2012

I2dl2 . В свою очередь элемент тока

I2dl2 создает вокруг себя свое магнитное поле,

векторы магнитной индукции B2

которого лежат в плоскости S2 ,

перпендикулярной

вектору элемента тока

I2dl2 ,

но,

вообще говоря, не параллельной плоскости S1 .

Рассмотрим элемент тока

I2dl2

и свяжем с ним цилиндрическую систему координат

(ξ = r sinθ , z,ϕ ) ,

ось

z которой

направим

по

направлению тока

dl2

(рис. 4).

Обозначим через

α = (S1, S2 )

–

угол между плоскостями векторов магнитной

индукции элементов токов I1dl1

I2dl2 . Так как магнитное поле B1

элемента тока

I1dl1 создается волной

сжатий

–

растяжений плотности физического вакуума,

бегущей в плоскости

вокруг направления dl1 тока, то для модуля вектора W 1

проекции линейной скорости такой волны

на плоскость S2 магнитной индукции

элемента тока I2dl2 имеет место

≈ ω1b cosα ,

а его направление в плоскости S2 в

окрестности элемента

тока

I2dl2

совпадает

с направлением

проекции

вектора

b = r sinθ , r =

магнитной индукции B1 ,

где ω1

–

частота колебаний тока I1 , а

r12

(рис. 4).

Рис. 4. К выводу закона Ампера

1 / 21 2 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Эфиродинамика

#
26.08.2020623.36 Кб232Иванов. Невихревая электродинамика. Продольно-скалярные ЭМ волны Тесла.pdf
#
18.11.20193.81 Mб532Иванов. Ритмодинамика.pdf
#
28.04.2021242.32 Кб112Магницкий. Математическая теория физического вакуума.pdf
#
28.04.2021293.47 Кб93Магницкий. О размерностях переменных и некоторых свойствах системы уравнений физического вакуума (эфира).pdf
#
28.04.2021799.54 Кб239Магницкий. ТЕОРИЯ СЖИМАЕМОГО ОСЦИЛЛИРУЮЩЕГО ЭФИРА.pdf
#
28.04.2021364.46 Кб153Магницкий. Физический вакуум и законы электромагнетизма.pdf
#
23.07.20212.95 Mб159Наука Единства.pdf
#
28.09.202220.78 Mб199Савельев Г.Ф. Микролептоны, Микролептонные поля, Микролептонные взаимодействия.pdf
#
18.11.20195.87 Mб436Тесла - Лекции и Статьи.pdf
#
18.11.20196.08 Mб967Тесла - Радиантное Излучение.pdf
#
18.11.201910.47 Mб517Торсионные поля и информационные взаимодействия – 2016.pdf