является ли магнитное поле вихревым

Вихревой характер магнитного поля

Вы будете перенаправлены на Автор24

Определения вихревого поля Отсутствие магнитных зарядов

Линии индукции любого магнитного поля непрерывны, у них нет начала и конца, они либо замкнуты, либо уходят в бесконечность и совершенно не важно, какими контурами с током порождаются эти поля. Векторные поля, которые обладают непрерывными силовыми линиями, называются вихревыми полями. И так, магнитное поле является вихревым.

Электростатические поля имеют силовые линии, которые начинаются и заканчиваются на электрических зарядах, они всегда разомкнуты. Линии магнитного поля, напротив, всегда замкнуты, что означает, что магнитных зарядов в природе не существует.

Движение электрических зарядов образует электрический ток. Так как магнитных зарядов не существует, то не существует и магнитного тока. Отсутствие магнитных зарядов выражает следующее уравнение:

Можно вихревое поле определить иначе.

Векторные поля, вектор которых не равен нулю, называют вихревыми полями.

Исходя из теоремы о циркуляции в локальном виде:

В том случае, если токов нет, вектор индукции ($\overrightarrow$) можно представить в виде градиента скалярного магнитного потенциала ($<\varphi >_m$):

Надо заметить, что при наличии токов такое представление невозможно.

Различие между потенциальными и вихревыми полями

Основными уравнениями магнитного поля постоянных токов являются выражения:

Сравним их с основными уравнениями электростатики:

Готовые работы на аналогичную тему

Задание: Покажите, почему для вихревого магнитного поля не возможно представить вектор индукции ($\overrightarrow$) в виде градиента магнитного потенциала ($<\varphi >_m$).

Допустим, что мы можем записать:

Если подставить (1.3) в (1.2) мы видим, что:

По теореме о циркуляции получается, что токи отсутствуют. Следовательно, представление вектора индукции магнитного поля не возможно в виде магнитного потенциала в области, где текут токи.

Рассмотрим магнитное поле возле контура с током (рис.1). В соответствии с теоремой о циркуляции для любого контура выполняется равенство:

vihrev har magn polya

Так как при отсутствии токов магнитное поле становистя потенциальным, интеграл, который берется между точками A и B не зависит от пути интегрирования, то можно записать:

Выражение (2.3) можно рассматривать как разность скалярных магнитных потенциалов в точках A и B. Если поступить, как делалось для потенциала в электростатике, то есть принять, что в какой то точке, например токе B потенциал равне нулю, то запишем:

Однако, если выбрать контур, который будет охватывать какой-либо ток, например контур AcbB (рис.1) в таком случае линейный интеграл по замкнутому контуру от циркуляции вектора индукции по нему будет отличен от нуля:

Зададим нулевой потенциал в точке B, тогда имеем, что:

Источник

Индукция магнитного поля. Вихревое поле. Соленоид. Электромагниты.

Вихревое поле.

Линии магнитной индукции являются замкнутыми, это свидетельствует о том, что в природе нет магнитных зарядов. Поля, силовые линии которых замкнуты, называют вихревыми поля­ми. То есть магнитное поле — это вихревое поле. Этим оно отличается от электрического поля, создаваемого зарядами.

Соленоид.

Соленоид — это проволочная спираль с током.

Соленоид характеризуется числом витков на единицу длины n, длиной l и диаметром d. Толщина провода в соленоиде и шаг спирали (винтовой линии) малы по сравнению с его диаметром d и длиной l. Термин «соленоид» применяют и в более широком значении — так называют катушки с произвольным сечением (квадратный соленоид, прямоугольный соленоид), и не обязательно ци­линдрической формы (тороидальный соленоид). Различают длинный соленоид (l d) и короткий соленоид (l ≪ d). В тех случаях, когда соотношение между d и l специально не оговаривается, подразуме­вается длинный соленоид.

Соленоид был изобретен в 1820 г. А. Ампером для усиления открытого X. Эрстедом магнитного действия тока и применен Д. Араго в опытах по намагничиванию стальных стержней. Магнит­ные свойства соленоида были экспериментально изучены Ампером в 1822 г. (тогда же им был вве­ден термин «соленоид»). Была установлена эквивалентность соленоида постоянным природным магнитам, что явилось подтверждением электродинамической теории Ампера, которая объясняла магнетизм взаимодействием скрытых в телах кольцевых молекулярных токов.

Силовые линии магнитного поля соленоида:

67878455b7dec6bc6802.05373817

Направление этих ли­ний определяют с помощью второго правила правой руки.

Если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по току в витках, то отставленный большой палец укажет направление магнитных линий внутри соленоида.

Сравнив магнитное поле соленоида с полем постоянного магнита (рис. ниже), можно заметить, что они очень похожи.

32647055b7def1496636.18190217

Как и у магнита, у соленоида есть два полюса — северный (N) и южный (S). Северным полюсом называют тот, из которого магнитные линии выходят; южным полюсом — тот, в который они входят. Северный полюс у соленоида всегда располагается с той стороны, на которую указывает большой палец ладони при ее расположении в соответствии со вторым правилом правой руки.

Соленоид в виде катушки с большим числом витков используют в качестве магнита.

Исследования магнитного поля соленоида показывают, что магнитное действие соленоида увеличивается с увеличением силы тока и числа витков в соленоиде. Кроме того, магнитное действие соленоида или катушки с током усиливается при введении в него железного стержня, который называют сердечником.

Электромагниты.

Соленоид с железным сердечником внутри называется электромагнитом.

Электромагниты могут содержать не одну, а несколько катушек (обмоток) и иметь при этом разные по форме сердечники.

Подобный электромагнит впервые был сконструирован английским изобретателем У. Стердженом в 1825 г. При массе 0,2 кг электромагнит У. Стерджена удерживал груз весом 36 Н. В том же году Дж. Джоуль увеличил подъемную силу электромагнита до 200 Н, а через шесть лет американский ученый Дж. Генри построил электромагнит массой 300 кг, способный удерживать груз массой 1 т!

Современные электромагниты могут поднимать грузы массой несколько десятков тонн. Они используются на заводах при перемещении тяжелых изделий из чугуна и стали. Электромагниты используются также в сельском хозяйстве для очистки зерен ряда растений от сорняков и в дру­гих отраслях промышленности.

Источник

Впервые в мире раскрывается механизм самоиндукции!

Продолжаю цикл статей, посвящённых становлению так называемой современной физики, скрывающей от нас многие истины об устройстве Природы. Начало здесь: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Сегодня читателю предлагается разобраться с явлением САМОИНДУКЦИИ. Разобраться в буквальном смысле по понятиям!

Свой предыдущий рассказ я завершил историей про открытие американским учёным Джозефом Генри явления самоиндукции, а в самом конце я там написал: «осталось теперь поинтересоваться, что именно аккумулирует в вихревом магнитном поле кинетическую энергию (энергию движения, связанную с движением некоторой массы, присущей магнитному полю, и разогнанной подобно маховику до определённой скорости вращения)? Однако, на этот вопрос наука вот уже 88 лет не даёт ответа. Не даёт потому, что дать его — значит признать, что вся так называемая «современная физика» построена на ложном фундаменте!»

Причём эта ложь не случайно закралась в неё. Построение науки о Природе на ложном фундаменте было сделано злонамеренно с единственной целью — скрыть от людей «тайну Бога, который есть дух» (Ин. 4: 24).

Как я и обещал читателю, сегодня я расскажу и про сам механизм образования магнитного поля при движении свободных электронов по телу провода и про обратный механизм преобразования магнитной энергии в ток самоиндукции.

Давайте для лучшего понимания моих слов откроем учебное пособие для абитуриентов и старшеклассников «ФИЗИКА ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И КВАНТОВАЯ ФИЗИКА» автора И. А. Соловейчик.

Там написано: «Когда неподвижный маховик «подключают» к источнику энергии, например, когда рукой начинают разгонять маховик, то вначале рука расходует энергию не только на преодоление трения, но и на увеличение кинетической энергии маховика. Потом за счёт накопленной энергии маховик может некоторое время вращаться «сам», отдавая накопленную энергию… (например, в виде звука сирены).

Аналогично при нарастании тока протекающего через катушку, часть энергии источника расходуется на создание магнитного поля катушки, а после выключения источника за счёт магнитной энергии может некоторое время выделяться тепло» (или зажигаться подключенная к катушке лампочка).

Давайте следом откроем другой учебник физики, например «Элементарный учебник ФИЗИКИ», том II, «Электричество и магнетизм», написанный коллективом авторов под редакцией академика Г. С. Ландсберга, и прочтём там:

«Возьмём катушку J с несколькими сотнями витков, надетую на замкнутый железный сердечник.

Screenshot 415

Вспышка лампочки происходит при исчезновении тока в катушке, а следовательно и при исчезновении магнитного поля этой катушки. Мы приходим, таким образом, к заключению, что энергия, поглощаемая лампочкой в момент размыкания тока, была раньше запасена в виде энергии магнитного поля. Когда мы подключали катушку к аккумулятору, мы создавали магнитное поле, на что тратился определённый запас энергии, заимствовавшийся от аккумулятора. А когда мы выключаем ток, магнитное поле стремиться исчезнуть, и запасённая в нём энергия превращается в энергию электрического тока в лампочке».

Превращение энергии вихревого магнитного поля обратно в энергию электрического тока, протекающего в той же самой катушке, которая породила этот вихрь, стали называть самоиндукцией. Как удалось выяснить из опытов, при исчезновении из пространства обладающего кинетической энергией вихревого магнитного поля в проволочной катушке возникает электрический ток того же направления, что было у тока, который до того тёк из батареи и раскрутил вокруг катушки это вихревое магнитное поле.

Спрашивается, если всё так обстоит, что же тогда такое, это «вихревое магнитное поле»?

Попытаемся узнать об этом в любом справочнике по физике.

Читаем: «Вихревой характер магнитного поля заключается в непрерывности линий индукции любого магнитного поля при отсутствии начала и конца, так как они либо замкнуты, либо уходят в бесконечность. Векторные поля, обладающие непрерывными силовыми линиями, называются вихревыми полями. Магнитное поле также можно считать вихревым. Линии магнитного поля замкнуты. Это говорит об отсутствии магнитных зарядов в природе. Электрический ток образуется благодаря движению электрических зарядов. Так как магнитных зарядов нет, это объясняет отсутствие магнитного тока. Магнитное поле считается вихревым при наличии токов. Электрические токи являются источниками поля. Магнитное поле считается вихревым, так как его дивергенция везде равна нулю. Его также называют соленоидальным…» Источник.

Я лично вижу, что в этом тексте многое сказано «эзоповым языком». А про то, что магнитное поле обладает какой-то распределённой в пространстве массой и что оно реально вращается как маховик — не сказано ни слова! Нет даже намёка! Особенно улыбнуло в этом тексте объяснение, что в природе отсутствует «магнитный ток» по причине отсутствия «магнитных зарядов». Такое мог написать человек, который совершенно не понимает природы магнитного поля! И что интересно, понятие «магнитный поток» (не ток, но поток — суть одна!) в науке и в радиотехнике есть, и он измеряется в Веберах (Вб)!

Поэтому, если мы сейчас видим и понимаем, что в науке о Природе имеется дезинформация, давайте попробуем разобраться и, наконец, выяснить, что же такое «магнитное поле», обладающее вихревым характером, который проявляется (буквально очевидным образом!) при возникновении самоиндукции.

Поскольку магнитное поле порождается движением электрических зарядов, то есть, при протекании электрического тока, давайте для начала вспомним, что представляет собою процесс протекания электрического тока по проводу.

Напомню прекрасную аналогию, приведенную в книге Виктора Ивановича Гапонова, автора книги «ЭЛЕКТРОНЫ» 1949 года издания: «поток электронов в проводе подобен течению воды в заполненной камнями трубе».

Screenshot 386%20%281%29

«Наша труба с уложенными в ней камнями уже заполнена водой, но пока кран закрыт, вода в ней никуда не течёт. Нет напора воды — нет и течения воды в правый резервуар. Быстрым поворотом крана создадим напор. Он распространится по трубе, конечно, не мгновенно, но всё же с большой скоростью — около одного километра в секунду (со скоростью распространения звука в воде. Эта скорость определяется плотностью и упругостью воды. Комментарий — А.Б.).

Значит, если труба не очень длинна, то почти сразу вода потечёт по всей трубе. Отдельные молекулы воды всегда находятся в непрерывном и беспорядочном движении. В потоке воды беспорядочное движение, при котором каждая молекула движется сама по себе, вовсе не прекратится. Но это совершенно не мешает воде всей массой, общим потоком, течь по трубе. Движение молекул воды можно сравнить с роем мошек. Если рой мошек уносится потянувшим их ветерком, беспорядочное движение отдельных мошек не прекращается, а весь рой целиком летит по ветру. «

Поток электронов в проводнике (электрический ток) очень похож на поток воды в трубе. Причём если поток воды в трубе создаётся напором воды (давлением), то электрический ток в проводе создаётся «электрическим напором» в виде электрического поля, основной характеристикой которого является так называемая «напряжённость» (аналог давления воды в трубе).

Ещё из опытов прошлых веков известно, что электрическое поле в телах и в пространстве можно создавать разными путями. Например, электрическое поле (потенциально способное привести в упорядоченное движение электроны в каком-либо проводнике) можно создать, просто зарядив электричеством плоский конденсатор, изобретённый ещё в 1745 году Бенджамином Франклиным и состоящий из двух параллельно расположенных металлических пластин.

slide 58

Заряжание плоского конденсатора электричеством состоит в том, что с одной его металлической обкладки снимаются тем или иным путём свободные электроны (в металле создаётся их разрежение), а на другую металлическую обкладку они переносятся (в металле создаётся повышенная концентрация свободных электронов).

Это аналогично тому, что взять два воздушных баллона-ресивера, взять насос и с его помощью воздух из одного баллона перекачать в другой, создав в одном баллоне-ресивере — вакуум, а в другом — сжатый воздух. И если для закупорки баллонов-ресиверов служат специальные механические вентили (клапаны), то для «закупорки» открытой электрической ёмкости требуется всего лишь размыкатель электрической цепи — выключатель.

Давайте вспомним сейчас, что нам рассказал ранее Виктор Иванович Гапонов в своей книге «ЭЛЕКТРОНЫ» по поводу того, почему электроны обычно не покидают поверхность металлов, и в каких случаях они всё-таки покидают её:

«…Среди беспорядочно движущихся электронов всегда есть такие, которые летят по направлению к поверхности металла. Будут ли они вылетать из металла? Ведь если оставить открытым сосуд с газом, молекулы которого также находятся в беспорядочном движении, как и электроны в металле, то молекулы газа быстро рассеются в воздухе. Однако в обычных условиях электроны не вылетают из металла. Что же их удерживает? Притяжение ионами. Когда электрон поднимается немного над поверхностью металла, над ним уже нет ионов, а внизу, на поверхности, есть. Эти ионы притягивают поднявшийся электрон, и он падает обратно на поверхность металла, как падает на землю брошенный вверх камень.

Только очень быстрые электроны могут преодолеть силы электрического притяжения и покинуть металл. Это и происходит при нагревании. При нагревании металла усиливается движение не только атомов, но и электронов, и при высокой температуре из металла вылетает столько электронов, что их поток можно обнаружить.

Увеличить (кинетическую) энергию электронов и заставить их вылетать из металла можно не только нагреванием, но и освещением. Такие явления изучил в 1888-1890 годах русский физик, профессор Московского университета А. Г. Столетов. Поток световых лучей несёт энергию, и если свет падает на металл, то часть этой энергии поглощается металлом и передаётся электронам. Получив добавочную энергию, некоторые электроны преодолевают притяжение ионов и вылетают из металла. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом…»

В случае с нашим заряженным плоским конденсатором будем считать, что его металлические обкладки имеют небольшую температуру (она равна температуре окружающего воздуха), и на них не падает свет ультрафиолетовой лампы, обладающий высоким разряжающим эффектом.

При этом одна обкладка плоского конденсатора после его зарядки содержит в себе избыточное количество свободных электронов, и между ними и ионами металла, из которого сделана эта обкладка конденсатора, из-за этого возникает нечто вроде «электрического давления», а другая обкладка содержит в себе недостаточное количество свободных электронов, и между ними и ионами металла, из которого сделана эта вторая обкладка конденсатора, из-за этого возникает нечто вроде «электрического вакуума». А в целом, поскольку обе обкладки плоского конденсатора — это единая электрическая система, между ними возникает «электрическое поле», обладающее потенциальной энергией.

Напоминаю, что мы разбираемся по понятиям! Поэтому я должен ещё напомнить, что термин «электрическое поле» вместе с термином «магнитное поле» придумал знаменитый экспериментатор и учёный Майкл Фарадей (Michael Faraday, годы жизни 1791-1867), который долгое время и очень успешно изучал явления электромагнетизма.

В 1831 году М.Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, природу которого он объяснил следующим образом.

Окрестность всякого заряженного тела пронизана электрическими силовыми линиями, которые передают «силу», и аналогично энергия магнитного поля течёт вдоль магнитных силовых линий. Эти линии не следует рассматривать как условные абстракции, они представляют собой физическую реальность. При этом: всякое изменение электрического состояния среды порождает магнитное поле, а всякое изменение магнитного состояния среды порождает электрическое поле.

Итак, вооружаемся этим знанием и возвращаемся к нашему заряженному плоскому конденсатору, у которого одна обкладка содержит в себе избыточное количество свободных электронов, находящихся под высоким «электрическим давлением», а другая — содержит недостаточное количество свободных электронов, в силу чего там имеется «электрический вакуум».

Теперь надо озадачиться вопросом: если пространство, окружающее обкладки заряженного конденсатора, пронизано электрическими силовыми линиями, которые передают силу», тогда что представляют собой эти силовые линии, которые мы должны воспринимать как физическую реальность?

Я обязан сейчас заметить читателю, что до Фарадея в европейской науке главенствовала «теория дальнодействия», которой придерживались многие известные европейские учёные того времени. Они полагали, что «электрическое действие передается мгновенно на сколь угодно большие расстояния, при этом промежуточная среда может отсутствовать вовсе». Точнее, они были даже убеждены в отсутствии оной. По их мнению, «один заряд мгновенно ощущает присутствие другого непосредственно…» Хотя, замечу, издревле просвещённым людям была известна идея эфира, промежуточной мировой среды, матери всякого вещества. Но это мировоззрение всегда было как тест на «арийскость», принадлежность к античной культуре, и оно не приветствовалось в Европе! Не так давно даже «гелиоцентрическая система», обоснованная античным «арийцем» Аристархом Самосским, жившим в Элладе ещё до новой эры, была под строжайшим запретом! И она была бы ещё долго под запретом со своим утверждением, что Земля обращается вокруг Солнца, а не наоборот, если бы не итальянский учёный Галилео Галилей со своим убедительным «принципом относительности»! Вот такое мракобесие всегда имело место в послепотопной Европе!

Screenshot 424%20%281%29

Вот и Майкл Фарадей (подобно Галилею) своими убедительными опытами и открытиями заставил сложившуюся в Европе порочную систему миропонимания хотя бы слегка измениться!

Фарадей доказал: заряд создаёт протяжённое электрическое поле, и уже с ним взаимодействует другой заряд. Никакого непосредственного (между зарядами) дальнодействия на расстоянии нет!

«Веским основанием для отказа от господствующей теории дальнодействия были опыты Фарадея с диэлектриками и диамагнетиками — они ясно показали, что между зарядами есть промежуточная среда, и она активно участвует в электромагнитных процессах. Более того, Фарадей убедительно показал, что в ряде ситуаций электрические силовые линии искривляются, подобно магнитным. Например, экранировав два изолированных шара друг от друга и зарядив один из них, можно наблюдать индуктивные заряды на втором шаре. Из полученных результатов Фарадей сделал важный вывод: «сама обычная индукция во всех случаях является действием смежных частиц и что электрическое действие на расстоянии (то есть обыкновенное индуктивное действие) происходит только благодаря влиянию промежуточной материи». Источник.

Эй, кто там врёт в учебниках по физике, что Фарадей не признавал существование эфира?! Вот оно, разоблачение вашей лжи!

Таким образом, благодаря М.Фарадею и разбираясь по понятиям, мы приходим к пониманию, что электрические и магнитные силовые линии — не просто физическая реальность, а это определённым образом структурированная «промежуточная материя», о которой в своём монументальном труде «Экспериментальные исследования по электричеству» Фарадей написал: «Пустота это нонсенс! Мир целиком заполнен проницаемой материей, и влияние каждой материальной частицы близкодейственно, то есть распространяется на всё пространство с конечной скоростью (а не с бесконечной, как уверяли сторонники «теории дальнодействия». Комментарий — А.Б.) Наблюдатель воспринимает это влияние как разного рода силы, но нельзя сказать, что одна из сил первична и является причиной других, все они находятся во взаимной между собой зависимости и имеют общую природу».

Из выше сказанного следует, что под термином «электрическое поле», который используется в современной физике, равно как и под термином «магнитное поле», мы должны представлять себе бесконечную по своей протяжённости материю, буквально мировую среду, принимающую в силу тех или иных обстоятельств (по причине силового воздействия на неё в каком-то конкретном месте) ту или иную «особую форму» в виде локальной однородности, отличной от всей остальной однородности бескрайнего поля материи.

Заглянем для интереса в учебник Г.Я.Мякишева «Физика — учебник для 11 класса» и прочтём: «Электрические и магнитные поля — проявление единого целого — электромагнитного поля. Электромагнитное поле — особая форма материи, осуществляющая взаимодействие между заряженными частицами. Оно существует реально, то есть, независимо от нас и наших знаний о нём. Но в зависимости от того, в какой системе отсчёта рассматриваются электромагнитные процессы, проявляются те или иные стороны единого целого — электромагнитного поля. Все инерциальные системы отсчёта равноправны. Поэтому ни одному из обнаруживающих проявлений электромагнитного поля не может быть отдано предпочтение».

Вроде бы, здесь написано всё то же самое, что и М.Фарадей написал в своём великом труде «Экспериментальные исследования по электричеству», и есть в этом учебнике физики как будто бы даже признание существования материи, мировой среды! Ведь электромагнитное поле понимается сегодня как «особая форма материи»! Вот только строгая научная логика Фарадея чудовищным образом нарушена современной физической парадигмой!

Великий естествоиспытатель Фарадей считал, что мир целиком заполнен проницаемой материей, и эта материя при движении зарядов сквозь неё или при статическом расположении зарядов в ней может локально менять свои физические качества, структуру (или «форму»). В ней могут возникать области, «поля», пронизанные реальными силовыми линиями. Причём, как выяснилось из опытов, силовые линии магнитного поля несут в себе кинетическую энергию, а силовые линии электрического поля несут в себе потенциальную энергию. И соответственно, они принципиально разные.

Источник

Поделиться с друзьями
admin