Электромагнитные явления с точки зрения эфиродинамики
При написании конспекта использовались материалы «Популярной эфиродинамики» Ацюковского [1]. Опубликованный на моём сайте оригинал конспекта не существенно отличается от настоящего.
Содержание
1. Взаимоиндукция отдельных частей контуров
2. Область действия закона полного тока
3. Принцип работы электрического трансформатора
4. Исследование сжимаемости электрического тока
Выводы
Источники информации
1. Взаимоиндукция отдельных частей контуров
Принято считать, что пульсирующее магнитное поле, пронизывающее всю площадь контура, можно создать с помощью переменного тока, пропускаемого через намотанный на железном сердечнике провод (см. [1], Рис. 4.12а). На самом деле, практически, это невозможно (см. [1], Рис. 4.12б).
Был произведён эксперимент с проволочными контурами, лежащими в одной плоскости, с изменением расстояния между проводниками первого и второго контуров (см. [1], Рис. 4.13). Результаты измерений наведённой ЭДС в плоском контуре позволяют поставить вопрос о взаимоиндукции не контуров, а их отдельных частей.
В современных теоретических основах электротехники такого понятия пока нет. Значит надо ввести, как в Основы, так и в учебные пособия.
2. Область действия закона полного тока
Как следует из закона полного тока, уменьшение напряжённости магнитного поля вокруг прямолинейного проводника с током должно происходить по гиперболической зависимости и, следовательно, отношение напряжённостей должно соответствовать выражению Н1/Н2=R2/R1, где R2 и R1– расстояния от центра проводника до точек измерения напряжённостей магнитного поля.
Однако, в силу сжимаемости эфира, приведённое соотношение может оказаться справедливым только для малых значений напряжённостей магнитного поля. Эксперимент проводился при частотах 50, 400 и 1000 Гц. С увеличением тока в первичном проводнике отклонение напряжённости магнитного поля от величины, определённой законом полного тока, становится больше.
С увеличением расстояния от проводника (т. е. с уменьшением абсолютной величины напряжённости) зависимость убывания магнитной напряжённости приближается к гиперболической, определённой законом полного тока. При этом, казалось бы, роль краевых эффектов должна была бы возрастать, однако на деле оказалось, что они нивелируются.
3. Принцип работы электрического трансформатора
Трансформатор с железным сердечником вследствие значительного увеличения коэффициента связи между обмотками позволяет преобразовывать значительно большие мощности.
Важнейшие вопросы, которые возникают при анализе работы трансформатора:
1. Каким образом передаётся энергия из первичной обмотки во вторичную?
2. Какую роль играет железный сердечник для увеличения коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками?
3. Каков механизм влияния тока во вторичной обмотке на величину тока в первичной обмотке?
3.1. К проблеме моделирования работы электрического трансформатора
Если трансформатор не имеет железного сердечника, то магнитное поле в пространстве распределено не напряжённо. Однако если в трансформаторе есть железный сердечник, то картина существенно меняется. При разомкнутой вторичной обмотке тока в ней нет, и трансформатор является обычным дросселем. Ситуация меняется при замыкании вторичной обмотки на нагрузку.
По мере увеличения тока в первичной обмотке происходит ориентация доменов в сердечнике и создание электронами вокруг себя кольцевых потоков эфира. Проникая во вторичную цепь, они порождают там ток. //Мне не понравилось довольно путаное, на мой взгляд, объяснение в оригинале и я решил представить в конспекте более простое и более понятное объяснение.
Пропорционально увеличению тока во вторичной обмотке в ней растёт и градиент напряжённости магнитного поля.
Для проверки этого предположения первичную и вторичную обмотки трансформатора разместили на противоположных концах железного сердечника, а третью обмотку, состоящую из двух одинаковых встречно включённых обмотках, – посредине (см. [1], Рис. 4.16). Если появляющаяся на ней ЭДС будет увеличиваться при увеличении тока во вторичной обмотке, то это и будет свидетельствовать об изменении градиента магнитного поля при изменении тока во вторичной обмотке. Опыт подтвердил увеличение разностной ЭДС с возрастанием тока во вторичной обмотке.
3.2. Коэффициент трансформации зависит от взаимного расположения обмоток
Коэффициент взаимоиндукции проводников непосредственно зависит от расстояния между ними. Поэтому с удалением обмоток на трансформаторе друг от друга коэффициент их взаимоиндукции также должен снижаться. Для проверки этого обстоятельства был выполнен следующий эксперимент (см. [1], Рис 4.17а). На ферритовом кольце (внешний диаметр 98 мм, внутренний – 60 мм, толщина 15 мм) были расположены две обмотки по 10 витков, одна из которых могла перемещаться вдоль кольца
Первичная обмотка запитывалась от звукового генератора, на вторичной обмотке в режиме холостого хода измерялась ЭДС. Измерения проводились на частотах 20 и 200 кГц. Итог: более 10% уменьшения коэффициента трансформации за счёт раздвигания обмоток на общем сердечнике не может быть отнесён на этот счёт; объяснить его и рассеиванием магнитного поля.
В обычных формулах расчёта трансформатора зависимость ЭДС от расположения обмоток не предполагается, т.к. в обычных трансформаторах первичная и вторичная обмотки размещаются непосредственно одна над другой. Однако и в этом случае наблюдаются некоторые несоответствия расчётам, но их объясняют влиянием рассеивания магнитных полей. Частично это так, но что-то обусловлено и относительным расположением обмоток.
4. Исследование сжимаемости электрического тока
Закон Ома в дифференциальной форме предполагает пропорциональность значения плотность тока ; напряжённости электрического поля Е: ; = ;Е, где ; – удельная проводимость проводника. Поскольку напряжённость электрического поля распространяется как волна, то и электрический ток в проводнике тоже должен распространяться как волна. Следовательно, ток сжимаем.
Для проверки данного положения был проведён эксперимент ([1], Рис 4.18). Предполагалось, что при замыкании контакта на длине отрезка провода, прилегающем к контакту, должна возникнуть максимальная плотность тока и, как следствие, короткий импульс напряжения. Этот импульс должен уменьшаться по амплитуде и расширяться по мере отступа от контакта.
Два провода длиной каждый по несколько метров были подключены к источнику постоянного напряжения. От каждого из проводов были сделаны отводы через 1 м. Провода периодически замыкались контактом. Отводы подключались к высокочастотному электронному осциллографу. Было установлено, что при замыкании контакта на ближних к нему отводах возникает острый импульс, амплитудой почти в полное напряжение источника. На следующих отводах этот импульс оказывается меньше по амплитуде, но шире по времени.
Таким образом, электрический ток сжимаем и распространяется волнообразно.
Выводы
1. Для более глубокого понимания явлений электромагнетизма следует использовать основы со-
временной эфиродинамики.
2. В современные ТОЭ необходимо ввести понятие о взаимоиндукции отдельных частей контуров.
3. С увеличением тока в первичном проводнике существенно увеличивается погрешность расчётов
напряжённости магнитного поля по стандартной формуле.
4. Коэффициент трансформации электрического трансформатора зависит от взаимного располо-
жения первичной и вторичной обмоток на сердечнике.
5. Электрический ток в замкнутой цепи сжимаем и распространяется волнообразно.
Источники информации
1. Ацюковский В.А. Популярная эфиродинамика. http://rk5-lib.bmstu.ru/lib/ed/2/2.pdf
Опубликовано: 21.06.2021