магнитное поле и электромагнитная индукция

Нарушение симметрии между правым и левым вращением в электромагнитном поле (полевом пространстве) позволяет построить электромагнитный датчик, измеряющий направление и скорость вращения. Вращательное движение магнита, в отличие от прямолинейного движения, не создает вихревого электрического поля, т.е. между вращающимися цилиндрами возникает только сила Лоренца, по которой можно определить направление и скорость вращения. При одновременном прямолинейном движении возникающая сила Лоренца между магнитом и зарядом уравновешивается вихревым электрическим полем, которое создает движущийся магнит, образуя в пространстве изменяющееся магнитное поле (изменяющийся магнитный поток). При вращательном же движении цилиндрического магнита с осью вращения, проходящей через полюса, вихревое электрическое поле не возникает, так как магнитное поле в пространстве не изменяется. На этом принципе могут действовать различные конструкции автономных электромагнитных датчиков вращения относительно полевого пространства, для которых не нужны внешние ориентиры, например, такие датчики могут быть использованы в космосе. Если вместо магнита установить компас, где стрелку сделать не острой, а круглой, чтобы исключить центробежную силу, возникающую при вращении, то, в зависимости от направления вращения, магнитная стрелка будет поворачиваться либо в одну, либо в другую сторону. На этом примере видно, что электромагнитный датчик вращения отличается от центробежного тем, что можно определить направление вращения. Это является нарушением симметрии между правым и левым вращением при электромагнитных взаимодействиях (на макроуровне).   «Поэтому есть основание считать, что либо пространство не обладает симметрией между правым и левым, либо эта симметрия нарушается в определенных типах взаимодействий ...» Четность. http://bse.sci-lib.com/article122181.html   Переменное магнитное поле всегда связано с переменным током смещения, который проявляется в виде вихревого электрического поля, поэтому:   «... переменные электрические и магнитные поля не могут существовать друг без друга ...» Энциклопедия элементарной физики. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ. «Вихревая составляющая электрического поля возникает при изменении во времени магнитного поля: ...» Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.   Вихревое электрическое поле - это вихревой поток электрического смещения поля, что представляет переменный ток смещения. Постоянное магнитное поле - это постоянный ток смещения, не представляющий вихревое электрическое поле, поэтому оно не действует на покоящиеся электрические заряды. Постоянный ток смещения, так же как и сверхпроводящий ток, не создает электрической напряженности поля.   Хотя приведенное описание процессов не является достаточно полным и безупречным, оно дает представление о механизме электромагнитной индукции. С другой стороны, более привычно представлять электродинамические взаимодействия через дополнительную характеристику - индукцию магнитного поля, отсюда название - электромагнитные взаимодействия, хотя реально в природе существует только электрическое поле, а магнитное поле образовано движущимися электрическими потоками и связанными с ними токами смещения поля.   «Таким образом, появление магнитного поля токов есть чисто релятивистский эффект и никакой новой физической субстанции (например, в виде магнитных зарядов) появляться не должно, что и подтверждается экспериментально.» Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.299.   Так как магнитное взаимодействие представляет электродинамический процесс, для магнитного поля больше подходит термин "электродинамический эффект". Но несмотря на это, чтобы не возникала путаница, в тексте сохранена привычная терминология, т.е. используется термин "релятивистский" эффект, а не "электродинамический".   Надо заметить, иногда возникновение магнитного поля пытаются объяснить тем, что при движении зарядов напряженность электрического поля в направлении, перпендикулярном движению, возрастает по отношению к покоящимся зарядам.   «... при движении плоскости создаваемое ею электрическое поле в направлении, перпендикулярном движению, должно возрасти.» Основы физики. Л.А.Грибов, Н.И.Прокофьев. 1995. С.301.   Приводя такие интерпретации, всегда как бы забывают рассмотреть симметричное движение разноименных зарядов. Например, две разноименно заряженные плоскости одновременно движутся в противоположных направлениях, при этом все равно возникает магнитное поле, т.е., если перпендикулярно плоскостям движется заряд, то на него будет действовать сила Лоренца. Таким образом, нельзя объяснить возникновение магнитного поля как возрастание электрической напряженности поля движущихся зарядов. Поэтому для магнитного поля правильнее вернуться к старой терминологии - "электродинамическое взаимодействие" или "электродинамический эффект".   «Явление взаимодействия электрических токов Ампер называл электродинамическим взаимодействием.» Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.177.

Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля

Суть электромагнитной индукции – переменное магнитное поле порождает электрическое поле (открыто М. Фарадеем в 1831 г.). Основной закон электромагнитной индукции При всяком изменении магнитного потока в нем возникают электродвижущие силы электромагнитной индукции.

где e – электродвижущие силы;

dt – промежуток времени;

dФ – изменение магнитного потока. Это основной закон электромагнитной индукции, или закон Фарадея.

При изменении магнитного потока, пронизывающего контур (изменении магнитного поля со временем, приближении или удалении магнита, изменении силы тока в соседнем или дальнем контуре и т. п.), в контуре всегда возникает электродвижущая сила электромагнитной индукции, пропорциональная скорости изменения магнитного потока. Изменение магнитного поля вызывает электрическое поле. Так как ток есть производная от заряда по времени, то можно записать:

Отсюда следует, что заряд, протекающий в проводнике вследствие электромагнитной индукции, зависит от изменения магнитного потока, пронизывающе40б го контур, и его сопротивления. Эту зависимость используют для измерения магнитного потока приборами, регистрирующими электрический заряд, индуцируемый в контуре.

Одним из проявлений электромагнитной индукции является возникновение замкнутых индукционных токов (вихревых токов, или токов Фуко) в сплошных проводящих телах, таких как металлические детали, растворы электролитов, биологические органы и т. п. Вихревые токи образуются при перемещении проводящего тела в магнитном поле, при изменении со временем индукции поля, а также при совокупном действии обоих факторов. Интенсивность вихревых токов зависит от электрического сопротивления тела и, следовательно, от удельного сопротивления и размеров, а также от скорости изменения магнитного по-тока. В физиотерапии разогревание отдельных частей тела человека вихревыми токами назначается как лечебная процедура, называемая индуктотермией.

Электромагнитными колебаниями называют периодические взаимосвязанные изменения зарядов, токов, напряженностей электрического и магнитного полей. Распространение электромагнитных колебаний в пространстве происходит в виде электромагнитных волн. Среди различных физических явлений электромагнитные колебания и волны занимают особое место.

Переменный ток – любой ток, изменяющийся со временем. Однако чаще термин «переменный ток» применяют к квазистационарным токам, зависящим от времени по гармоническому закону.

магнитное поле и электромагнитная индукция