Добавил:
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: Предмет: Файл:
Бычков. Зайцев. Математическое моделирование электромагнитных и гравитационных явлений. Изд-3.pdf
Скачиваний:
90
Добавлен:
22.07.2023
Размер:
8.02 Mб
Скачать

23.13.Эфирная интерпретация принципа работы электродвигателя на подшипниках

Электродвигатель на подшипниках [328–333] состоит из двух подшипников, установленных на одной оси. Их внешние кольца закреплены неподвижно на опорах, к которым подводится напряжение. Пример такого электродвигателя показан на рис. 31. Маховик в~1двигателе[В] обеспечивает~30 [А] равномерность хода. При напряжении и токе после толчка подшип~40 [с]- ники начинают вращаться с ускорением и по истечении выходит на стационарное вращение [328]. Двигатель работает и с одним подшипником [334], а также от переменного напряже-

ния [334, 332, 330].

Конструкция электродвигателя на подшипниках является достаточно простой по сравнению с другими двигателями. Однако уже более шестидесяти лет отсутствует приемлемое научное объяснения принципа его работы, см., например: [328].

В соответствии с результатами данной книги, большие затруднения в трактовке явления обычно возникают именно в случаях, когда механизм того или иного процесса является существенно эфирным. Вместе с тем привлечение понятия эфира, в котором происходят все процессы, приводит, как правило, к ясному и наглядному пониманию явления, см., например, объяснение работы униполярного генератора в п. 23.3.

Отметим, что согласно [328], в качестве наиболее правдоподобной сейчас принимается тепловая гипотеза о вращении электродвигателя на подшипниках из-за теплового расширение шариков в местах контактов с кольцами. Однако вызывает сомнение основное предположение тепловой гипотезы о малости площади контакта шариков с кольцами, так как оно не учитывает качение шариков по желобам (дорожкам) в кольцах подшипника [335, с. 443], где площадь контакта не мала.

639

Рис. 31. Фото электродвигателя на подшипниках [328].

Кроме того, соответствующая количественная теория не построена, а на качественном уровне в рамках тепловой гипотезы удаётся объяснить лишь режим стационарного вращения [328].

Также отсутствует экспериментальная проверка тепловой гипотезы, например, с использованием роликового подшипника, применения охлаждения (см. также другие предложения в комментариях к видео [328, 329]) или подшипника, шарики, сепаратор и кольца которого сделаны из сверхпроводящего материала. В режиме сильного охлаждения или сверхпроводимости температурный эффект в местах контактов должен уменьшиться и, если тепловая гипотеза верна, то скорость вращения электродвигателя после начального толчка тоже должна уменьшиться.

640

Дадим интерпретацию принципа функционирования электродвигателя на подшипниках [328] с помощью концепции эфира. Покажем, что в области эфира, заключённой в шарике подшипника, возникает обобщённая сила Жуковского, которая создаёт момент силы, раскручивающий шарик. В результате шарики ускоряют вращение внутреннего кольца подшипника.

Аналогичный эффект вращения эфира объясняет целый ряд других не имеющих объяснение в физике экспериментов, например, экспериментов Аспдена и Брюса де Пальмы, см. с. 484, 485.

Представленные здесь результаты развивают методику количественного анализа явлений, возникающих при наложении двух течений эфира, одно из которых соответствует вихрю в эфире (магнитному полю).

Исследования провёл Ф.С. Зайцев.

23.13.1.Простейшая эфирная модель электродвигателя на подшипниках

Рассмотрим схему двигателя, состоящего из двух подшипников с шариками в каждом, рис. 32. Введём цилиндрическую

систему координат с осью вдоль оси вала и единичными базис-

 

 

 

и цилиндрическую систему координат

ными векторами

, ,

 

с осью вдоль оси

вращения шарика и единичными базисными

 

 

 

векторами ш, , ш, , ш, , см. рис. 32.

Начальный толчок приводит шарики в движение. Каждый шарик начинает вращаться в плоскости подшипника относи-

тельно своего центра с угловой скоростью

 

[рад/с], а внут-

реннее кольцо – с угловой скоростью

 

[рад/с] относительно

 

 

 

( )

 

 

этом через шарики течёт элек-

оси подшипника, см. рис. 32. При

 

1( )

 

 

трический ток.

 

 

 

 

В физике за положительное направление электрического тока

принято направление упорядоченного течения положительного электричества [28, с. 173]. В теории эфира скорость течения эфира

641

которой

 

э

направлена от отрицательно заряженной области, в

в проводе

 

 

давление эфира (потенциал, формула (74)) повышено, к

положно, рис. 32.

 

 

 

э

 

 

 

 

 

 

 

 

положительно заряженной, в которой давление понижено, с. 578,

313, 424. Поэтому векторы

 

и

 

в проводе направлены противо-

Направление магнитного поля

 

вне тока определяется в

физике правовинтовым

соотношением между векторами

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

течением

[36, с. 427]. В теории эфира магнитное поле создаётся

 

 

 

 

эфира, с. 59. Поведение вектора

 

может быть более сложным,

так как зависит от распределения

скорости

эфира и в проводнике,

и в окружающей его области, п. 12.4, 12.1, 7. Задача точного эфирного расчёта магнитного поля проводника затруднена отсутствием адекватной эфирной модели вещества. Поэтому здесь воспользуемся принятыми в физике направлениями и , рис. 32.

Рис. 32. Схемы левого и правого подшипников электродвигателя. Анимация вращения подшипника с закреплённым наружным кольцом приведена в [336].

642

В эфирной интерпретации вращение объекта создаёт эфирный вихрь, п. 23.3, а электрический ток в проводнике пропорционален скорости течения эфира (143). Скорость течения эфира в радиаль-

ном направлении

 

через шарик значительно выше линейной ско-

рости вращения

эфира в шарике , см. (356). Шарик практически

 

 

 

не успевает повернуться за время движения тока через него. По-

этому можно считать, что элементарным объёмам в вихре шарика

«мгновенно» сообщается скорость

 

. Это приводит к возникнове-

нию в эфире, заключённом в

шарике, объёмной плотности обоб-

 

 

 

 

 

щённой силы Жуковского (131)

 

 

 

 

 

= × × ( ) +

 

× ( × ).

(346)

 

 

 

2

 

 

Подчеркнём, что данная сила вызвана не взаимодействием электрического тока со своим магнитным полем (самовлиянием), а взаимодействием течений эфира различного происхождения: элек-

трического, соответствующего пропускаемому через двигатель

току, и механического, возникающего из-за вращения шарика.

 

 

 

 

 

 

= × ( )/ ,0

 

 

Вращение эфира в азимутальном направлении со скоростью

ловой

 

 

 

 

 

 

, с. 59,

 

порождает магнитное поле

 

 

 

40. В случае

 

 

это поле пропорционально вектору уг-

 

 

скорости вращения шарика

 

0 ш, ,

 

 

 

,0

×

= ,0

2 = ,0 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где – радиус шарика, рис. 32, и первый член в правой части

(346)0принимает вид

 

 

 

× × ( ) =

,0

×

(347)

 

 

 

 

2 ш, × ш, = 2 ш, .

 

643

 

 

В общем случае для выравнивания скоростей эфира и осязаемого вещества может потребоваться некоторое время, п. 23.6.4. В упрощённой модели двигателя будем считать, что шарик вращается одновременно с заключённым в нём эфиром (шарик

«вморожен» в эфир).

Ж /

 

Если бы

 

 

 

Плотность силы Жуковского (346) порождает в элементар-

рике, то Ж

 

силу Жуковского

 

, см. рис. 32.

ном объёме

 

 

была постоянной вдоль электрического тока в шаона создавала бы противоположно направленные моменты на диаметре, проходящем через места контакта шарика с

кольцами, и не меняла бы скорости вращения шарика. Однако в месте входа (впрыска) тока в шарик эфир вырывается из сопел материала и его скорость значительно выше, чем в месте стока, где выход затруднён, см. с. 578, 313, 424. Поэтому в подшипнике с минусом на внутреннем кольце, что соответствует созданию в этом кольце повышенного давления эфира (потенциала) (74), доминирует сила Жуковского в области, прилегающей к контакту шарика с внутренним кольцом, а в подшипнике с минусом на внешнем кольце – в области, прилегающей к контакту шарика с внешним кольцом, см. рис. 32. В результате возникает крутящий момент сил, ускоряющий вращение шарика.

Электрическое сопротивление увеличивается с увеличением расстояния от места подключения напряжения к внешнему

кольцу подшипника. Поэтому наибольший ток течёт через ближайшие к этому месту шарики. То есть наибольший вклад во вращение дают нижние шарики в количестве приблизительно

~ 0.5

штук, где .

Отметим, что свободные электроны в металле, если имеются, то движутся в ту же сторону, что и эфир – от минуса к плюсу. Однако замена эфира электронами и силы Жуковского силой Лоренца не объясняет возникающий момент сил, поскольку электроны, в отличие от эфира, не могут создать ток, порождающий

644

магнитное поле , так как в типичных условиях имеют возможность отойти от атомов кристаллической решётки в проводнике

лишь на расстояние порядка межатомарного, см. п. 23.2.1. Иными словами, в шарике электроны вращаются вместе с атомами проводника и не порождают электрический ток и поле .

Итак, в шариках подшипника возникает момент сил, ускоря-

ющий их вращение. Пусть это вращение передаётся без про-

скальзывания внутреннему кольцу подшипника.

 

0

0 1

лучаем для угловой скорости вращения

 

 

1

 

 

Разделив линейную скорость вращения внешней части внут-

реннего кольца относительно оси подшипника

 

на

 

 

по-

 

 

 

 

 

 

1

=

0 1

 

 

,

 

внутреннего кольца

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

где

– расстояние от оси подшипника до центра шарика, рис. 32.

,

Так как нет проскальзывания и шарик вращается относи-

то 1 = . Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельно своего центра с линейной угловой скоростью на границе

 

 

1

=

0

 

=

0

0

 

=

 

 

.

 

 

 

 

(348)

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

0/ 0 1

 

 

 

 

 

оборота вокруг оси 0/ 0

= 3

внутренне кольцо делает половину

 

Например, при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подшипника за один оборот шарика вокруг

своего центра, см. анимацию в [336].

 

 

 

 

 

 

 

 

вой

Установим известное, но важное для понимания кинематики

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подшипника, соотношение между угловой скорость вращения цен-

тра шарика

 

относительно неподвижной оси подшипника и угло-

 

скоростью вращения шарика относительно своего центра .

 

Линейная скорость вращения (относительно оси

подшип-

 

 

 

ника) внешней части внутреннего кольца 1

и линейная скорость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

645

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цом связаны

 

с

 

 

 

1

,= 2 с

 

339 с. 373]. Учитывая

 

 

центра шарика

 

в подшипнике с закреплённым верхним коль-

 

 

 

 

 

1 = .

 

[337, задача 2; 338, с. 312,

 

соотношением

 

 

отношения между

 

= 2 с

 

получаем для качения шарика в

таком подшипнике

 

 

Это соотношение отличается от со-

 

 

 

скоростями при качении шарика без проскаль-

зывания по неподвижной горизонтальной поверхности, когда по-

см., например: [337, задача 1].

 

 

 

 

 

 

с =

 

ступательная скорость движения центра шарика

 

 

равна по ве-

личине линейной скорости вращения его

границы

 

 

:

 

 

,

 

с

 

= 2 с 0

/

0

,

где

с

 

= 2 с

получаем

0

= 2 с 0

,

так

Из равенства

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

как

он

движется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

угловая скорость вращения центра шарика относи-

тельно оси подшипника ( равна угловой скорости сепаратора,

0/ 0

= 3

вместе с шариками). Например, если

 

 

, то за один оборот сепаратора шарик делает 6 оборотов, см. анимацию в [336].

При смене полярности питания левый и правый подшипник меняются местами, поэтому двигатель работает и от переменного тока.

Изменение направления начального вращения шарика при-

водит к смене направления

, а, следовательно, и

 

, на проти-

воположное. В результате

также ускоряет

вращения шарика.

 

Ж

 

Ж

Достаточно рассмотреть один подшипник, так как второй ведёт себя аналогично.

Как уже отмечалось, шарик практически не успевает повернуться за характерное время протекания через него тока. Поэтому для описания мгновенного воздействия момента силы на шарик воспользуемся уравнением момента импульса относительно неподвижной оси шарика, см., например: [26, п. 30, 37].

Учтём, что шарики жёстко связаны сепаратором и каждыйиз них1приобретает ускорение не только от своего вихря, но и от других нижних шариков, через которые проходит основ-

ная часть тока. При этом шарик тормозится через сепаратор всеми шариками.

646

 

Имеем следующее уравнение момента импульса для шарика

в подшипнике

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ш

 

ш,

= 0 ш, × Ж + 0 ш,

× тр,

 

 

 

где

 

 

 

 

(349)

 

 

 

2

– момент инерции шарика [26, с. 198];

 

ш

= 2 0 /5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ж =

/

– сила Жуковского в области

, прилегающей к кон-

 

 

 

 

шариков.

 

 

 

тр

 

 

 

 

 

 

 

 

такту шарика с кольцом,

подключённым к отрицательной

тике

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тр

 

 

 

 

 

 

клемме источника питания;

 

– сила терния подшипника, име-

ющего

 

 

 

 

Подчеркнём, что

 

определяется на прак-

диаметре, соединяющем

 

 

×

= ,0

/

 

 

 

именно для всего подшипника, а не для одного шарика.

 

 

Из (346) и (230) с учётом

 

 

 

 

 

 

 

на

Жуковского имеем

 

 

контакты шарика с кольцами, для силы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ж =

 

≈ −2 ш, .

 

 

 

 

 

Сила

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

внутреннего трения в эфире крайне мала, п. 21.7. Однако

в подшипнике возникает заметная сила трения, тормозящая его вращение. Согласно [335, с. 444], эта сила при относительно малых скоростях слабо зависит от скорости вращения подшипника и

сильно растёт при больших скоростях. Но в экспериментах с дан-

Электрический ток , текущий по внешнему

 

 

 

тр

тр( )

 

 

ным двигателем происходит быстрый разогрев подшипников. По-

этому в нашем случае сила трения зависит от времени

 

=

 

 

.

шарике магнитное поле

 

 

 

 

 

 

кольцу, создаёт в

. Это поле накладывается на азимуталь-

ное течение эфира в шарике

 

Возникает сила Жуковского

 

 

,

течение.

эфира в шарике ,

см. рис.

которая создаёт радиальное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ж

 

32. В результате радиальная скорость эфира

 

складывается из

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0 +

 

 

 

 

 

 

силой

 

:

 

 

 

скорости, создаваемой электрическим током

 

и

 

 

 

 

 

. В эксперименте радиальная скорость0

 

,

 

 

Ж

 

 

 

 

щая радиальному электрическому току через

шарик

, существенно=

 

 

 

 

647

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете Эфиродинамика