Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" xmlns:w="urn:schemas-microsoft-com:office:word" xmlns:m="http://schemas.microsoft.com/office/2004/12/omml" xmlns="http://www.w3.org/TR/REC-html40"> О природе электромагнетизма

О ПРИРОДЕ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА

ЗОЛОТУХИН В. А.

1. Введение

 

Занимаясь своей будущей « Электромагнитной теорией», Д. Максвелл никак не мог найти нужного ему переносчика взаимодействия между переменным магнитным потоком и индуктируемой в катушке э.д.с. После долгих раздумий и колебаний Д.Максвелл, опираясь на кажущуюся симметричность электрических и магнитных явлений и советы К.Неймана, искусственно ввел в свою теорию т.н. «вихревое электрическое поле», снабдив его свойствами, обеспечивающими возможность взаимной обратимости электрических и магнитных полей, совершенно необходимыми ему для создания математического аппарата своей теории… За полторы сотни лет своего развития электромагнитная теория превратилась, с чьей – то «легкой руки», в «феноменологическую» (божественную) и «фундаментальную», надежно отгородившись от всякого посягательства на себя своими статусами.

Но, любая теория остается непогрешимой и верной, пока не обнаружится хотя бы один факт практического опыта, противоречащий этой теории, одно единственное сомнение в ее достоверности. Это должно насторожить, заставить нас пристальней взглянуть на то, что считается абсолютной истиной.

 

И такие сомнения есть…

 

Современная Физика много знает об окружающем нас мире, но не всё. Так, например, Физика не знает что такое время, гравитация, что есть электрон, что такое магнитное поле…

Да и то, что известно и считается «непреложной истиной», иногда требует более внимательного изучения и переосмысления. Вот пример:

 

2. Парадокс трансформатора

 

Взглянем на давно известный электромагнитный аппарат – трансформатор (рис.1):

 

Рис.1

 

 

Зная его принцип действия, можно без особого труда проследить цепочку энергетических преобразований в нем: электрическая энергия Ээ в первичной обмотке w1 трансформатора преобразуется в энергию Эм магнитного потока Ф сердечника, которая во вторичной обмотке w2 трансформатора вновь преобразуется в электрическую энергию ЭЭ (рис 2).

Рис.2

Теперь рассмотрим эту энергетическую цепочку в динамике:

ЭЭ может изменяться в очень больших пределах – от 0 до ЭЭ mах. Соответственно, от 0 до Эм max синхронно должна изменяться и Эм – мы это вправе ожидать, ведь Эм есть звено в энергетической цепочке трансформатора. Но теория (и реальный факт) говорят о том, что магнитный поток трансформатора, а соответственно и его энергия, есть величина постоянная и никоим образом не зависящая от уровня энергии, проходящей через трансформатор. Таким образом, выстроенная нами логическая энергетическая цепочка работы трансформатора не согласуется с теоретической посылкой о роли магнитопровода в общем устройстве трансформатора. Мы наблюдаем нарушение причинно - следственных связей, т.е. ПАРАДОКС. И как бы это не выглядело странным и действительно парадоксальным, приходится признать: магнитный поток в сердечнике трансформатора участия в передаче энергии через трансформатор не принимает.

Выявленный парадокс сразу же тянет за собой следующую нестыковку: вокруг переменного магнитного потока, согласно классическим представлениям, возникает «вихревое электрическое поле» и именно оно создает ЭДС в витках вторичной обмотки. Получается, что и вихревое электрическое поле так же не участвует в появлении энергии во вторичной обмотке!??

 

3. Парадокс катушки индуктивности

 

 

Если «Парадокс трансформатора» не поколебал вашей «святой» веры в непогрешимость электромагнитной теории, а конкретно, в теорию трансформатора - вот ещё пример:

 

Рассмотрим цепь переменного тока с индуктивностью L (рис.3). Согласно существующей теории, в катушке L создается противоЭ.Д.С. – UL, по величине равная сетевому напряжению, но направленная встречно ему – так называемая уравновешивающая Э.Д.С. или Э.Д.С. самоиндукции.

 

Рис. 3

 

Но в таком случае вольтметр V должен показывать нуль или величину близкую к нулю. Прибор же всегда показывает напряжение сети Uc. Почему?

И под действием какой силы, в таком случае, в цепи течет ток, ведь напряжения уравновешены?

 

4. Эффекты на трансформаторе

 

Обычный двухобмоточный трансформатор подключим к сети переменного тока. В цепь первичной обмотки ω1 включим лампочку L1, а в цепь вторичной обмотки ω2 включим лампочку L2. Условимся, что лампочки горят в полнакала. Снабдим трансформатор третьей обмоткой ω3, охватывающей весь трансформатор.

Рис.4

 

При подаче на обмотку ω3 переменного напряжения Uy от стороннего источника той же частоты обнаружим , что в зависимости от величины напряжения Uy или фазы между напряжениями Uy и Uc лампочки L1 и L2 или гаснут или разгораются до полной яркости свечения. Тем самым мы обнаружили эффект влияния «нелогичной» обмотки ω3 на режим работы трансформатора. При манипулировании типами и расположением обмоток ω1 и ω2 на стержнях магнитопровода выясняется, что эффект влияния распадается на 2 части:

Синхронный эффект – лампочки L1 и L2 погасают или разгораются одновременно;

Асинхронный эффект – одна из лампочек гаснет, в то время как другая разгорается;

Между тем находится такая конструкция и место расположения обмоток, когда эффекты влияния не проявляются вовсе.

  Если на «нелогичную» обмотку ω3 не подавать напряжение Uy, а подключить к ней измерительный прибор – вольтметр, то обнаружим генераторный эффект, который опять же в зависимости от конструкции обмоток и их расположения распадается на:

1) Прямопропорциональный генераторный эффект – в «нелогичной» обмотке генерируется ЭДС (и выделяется мощность) прямо пропорциональная мощности, проходящей через трансформатор.

2) Обратнопропорциональный эффект.

И так же, как и в эффектах влияния, есть случай, когда генераторные эффекты не возникают вовсе.

  Изменение яркости свечения, по крайней мере лампочки L1 в эффектах влияния, можно объяснить лишь одним: наблюдается эффект изменения индуктивности первичной обмотки ω1 трансформатора.

  Т.е. индуктивность обмоток трансформатора (дросселя), полученная, как факт при его изготовлении, изменяется (регулируется) как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения ?!! от своего номинала.

 

5. Как рождается магнитное поле

 

Чтобы двигаться дальше, нам потребуется сделать только одно допущение:

 

Магнитное поле генерируется ускоренно движущимися электронами и распространяется в пространстве последовательным механическим перемещением, сворачивается магнитное поле на этих же, родительских, электронах при торможении последних. Иными словами, электрон и магнитное поле образуют жесткую механическую систему.

Примечание - способность поля к перемещению в пространстве есть необходимое условие возникновения генерации.

 

Удалим сердечник из состава трансформатора и опробуем его на работоспособность. Трансформации энергии нет. На экране осциллографа характерная кривая (Рис.5)

 

Рис. 5

 

Острые пики показывают момент срыва генерации магнитного поля – происходит разрушение механической системы «электрон – магнитное поле» – идет «пробуксовка» поля на электронах. Причина – «магнитное давление» в токонесущем контуре обмотки, жесткости системы «электрон – магнитное поле» недостаточно для генерации и «упаковки» в контур необходимого количества линий магнитной индукции поля.

 

Этим простым опытом мы перевели наше допущение в разряд «Утверждение».

 

6. Как работает трансформатор

 

Парадокс трансформатора, а также следующие из него и противоречащие всем канонам электрофизики выводы, заставляют пересмотреть принцип работы обычного трансформатора.

Любую совокупность взаимосвязанных событий можно рассмотреть в динамике их развития во времени, даже происходящих, казалось бы, одновременно. Сделать это нам позволяет принцип причинности, согласно которому любую рассматриваемую совокупность событий можно разделить на две группы: «события – причины» и «события – следствия» и, следовательно, позволяет правильно, в строго хронологическом порядке, разместить их на оси времени. Стоит особо заметить, что «событие – причина» и «событие – следствие» не могут происходить одновременно, между ними обязательно должен оставаться временнóй промежуток, и «событие – следствие» никогда и ни при каких условиях не произойдет раньше «события – причины».

Для облегчения понимания сути процессов в трансформаторе, применим «лупу времени» - растянем временнýю шкалу (ось) событий, происходящих с трансформатором во время его работы, и поэтапно рассмотрим все эти события.

 

 

1.                 Процесс намагничивания магнитопровода трансформатора

 

а) Появление тока в первичной обмотке (на рисунках обмотки показаны в виде сечений витков) вызывает в части магнитопровода трансформатора, размещенной внутри обмотки, переориентацию магнитных полей доменов вдоль возникшего магнитного поля. На рис. 6 показано наведенное (инициированное) током первичной обмотки магнитное поле. Дадим ему имя «опорное поле».

 

 

 

Рис.6

 

 

в) Наведенное током первичной обмотки опорное магнитное поле вследствие упорядочивания магнитных полей доменов резко усиливается (во многие тысячи раз) и начинает расширяться сразу по двум направлениям – по верхнему и нижнему ярмам магнитопровода (показано стрéлками)– началась «цепная реакция» переориентации магнитных полей доменов магнитопровода, рис. 7. 

 

Рис. 7

 

 

с) Цепная реакция переориентации магнитных полей доменов магнитопровода продолжается, протяженность результирующего поля продолжает увеличиваться. Рис. 8.

 

Рис. 8

 

 

d) Цепная реакция переориентации магнитных полей доменов магнитопровода продолжается, протяженность результирующего поля продолжает увеличиваться. Рис. 9.

Рис. 9

е) Цепная реакция переориентации магнитных полей доменов магнитопровода продолжается, протяженность результирующего поля продолжает увеличиваться. Рис. 10.

 

 

Рис. 10

 

 

 

f) Заключительный этап развития магнитного поля в магнитопроводе трансформатора. Весь объем магнитопровода намагничен. Магнитное поле имеет максимальную степень развития – наибольшую протяженность линий магнитной индукции. Рис. 11.

 

 

Рис. 11

 

 

 

2.                 Процесс размагничивания магнитопровода трансформатора

 

При уменьшении тока в первичной обмотке, инициированное им опорное поле начинает стягиваться, сворачиваться на электронах металла первичной обмотки – ведь именно движение электронов в ней породило его. Но сворачивание опорного поля неизбежно вызывает сворачивание наведенного в магнитопроводе магнитного поля в последовательности, обратной развитию. Рис. 11, 10, 9, 8, 7, 6

 

 

Видео «Бегущая магнитная волна» https://www.youtube.com/watch?v=bfda1_unk98

 

3.                 Анализ процессов намагничивания и размагничивания магнитопровода трансформатора

 

Первое, что бросается в глаза при рассмотрении поэтапных картинок намагничивания и размагничивания магнитопровода«магнитное поле способно перемещаться в пространстве» - пучок линий магнитной индукции перемещается в пространстве окна магнитопровода (магнитная волна). Современная физика отрицает возможность перемещения магнитных полей, у нее магнитное поле не приходит в данную точку пространства, а чудесным образом «возникает» и «исчезает» в ней.

 

Второе – появление электродвижущей силы в витках вторичной обмотки очень легко и просто объясняется известной силой Лоренца, возникающей на электронах металла этой обмотки – это именно она смещает электроны к одному из зажимов обмотки, создавая э.д.с. при пересечении витков магнитной волной.

Современная физика объясняет возникновение э.д.с. во вторичной обмотке трансформатора гипотетическим «вихревым электрическим полем».

 

Третьепарадокс трансформатора исчез – теперь мы знаем, что магнитный поток сердечника трансформатора действительно не участвует в процессе передачи энергии от первичной обмотки к вторичной, переносчиком энергии являются линии магнитной индукциимагнитная волна, перемещающаяся в окне магнитопровода.

Но, магнитопровод трансформатора есть необходимое условие для работы трансформатора, выполняющее сразу две функции:

1) – является двигателем, перемещающим магнитную волну в пространстве окна,

2) – является вместилищем, конечным складом накопления развитого магнитного поля.

 

Четвертое – мы убедились, что источником энергии, возникающей во вторичной обмотке трансформатора, может быть только энергия движущегося магнитного поля. Но тогда должен быть и источник ее пополнения и таковым, по простой логике вещей, может быть только электрический ток в первичной обмотке. Сразу напрашивается решение вопроса – движущиеся электроны первичной обмотки генерируют магнитное поле, и на них же это поле сворачивается.

Сознавая, что магнитное поле все-таки порождается электрическим током, нетрудно определить условие генерации магнитного поля электронами – это может быть только ускоренное движение электронов, условие свертывания поля – торможение электронов.

 

 

7. Энергетические преобразования в трансформаторе

 

Процессы генерации и сворачивания магнитного поля сопровождаются отбором энергии из сети и последующим возвратом ее в сеть. Это есть режим холостого хода трансформатора. Из установившегося режима холостого хода следует обязательность равенства энергий преобразований: количество энергии, затраченное сетью на генерацию магнитного поля, равно количеству энергии, полученное сетью от его свертывания (потери на перемагничивание магнитопровода учитывать не будем, в данном случае это не важно).

 

Процесс генерации магнитного поля сопровождается противодействием первичной цепи трансформатора источнику питания, нам это противодействие известно как «индуктивное сопротивление». При сворачивании магнитного поля на электронах первичной обмотки происходит «подхлестывание» электронов (идет возврат энергии в сеть), квалифицируемое в классической электротехнике как Э.Д.С. самоиндукции.

 

Появление тока во вторичной цепи трансформатора приводит к нарушению баланса энергий преобразований, т.к. часть своей энергии магнитное поле отдает электронам вторичной обмотки (в сеть вторичной обмотки). Недобор энергии при свертывании поля немедленно восполняется отбором соответствующего количества ее из питающей сети. Баланс энергий преобразований восстанавливается.

 

Таким образом, заменив лишенные какого-либо физического смысла понятия «возникновение» и «исчезновение» магнитного поля понятиями «генерация» (в первую четверть периода графика тока Im sin ωt) и «свертывание» (во второй четверти периода), мы описали принцип действия трансформатора, не изобретая новые поля и частицы. Мы лишь взглянули на давно известное под другим углом зрения. При этом выяснилось следующее:

 

1. Исчез парадокс трансформатора – теперь мы знаем, что магнитный поток сердечника трансформатора действительно не участвует в процессе передачи энергии от первичной обмотки к вторичной, переносчиком энергии является движущееся магнитное поле (волна) в пространстве окна магнитопровода.

 

2. Э.Д.С. во вторичной обмотке трансформатора создается хорошо известной силой Лоренца.

 

3. Никаких так называемых уравновешивающих Э.Д.С. (Э.Д.С. самоиндукции) в цепи переменного тока с индуктивностью нет.

Напомню классическую картинку (рис.3):

 

UL не существует, а вольтметр это доказывает, т.к. всегда показывает напряжение сети Uc, и его невозможно обвинить в необъективности.

При рассмотрении принципа работы трансформатора нам не пришлось прибегать к понятию «вихревое электрическое поле» за ненадобностью.

 

8. Опыт по обнаружению факта перемещения магнитного поля в пространстве, график-прогноз и осциллограмма

 

Способности магнитного поля перемещаться в пространстве требуется качественное инструментальное подтверждение. Выясним форму графика скоростей магнитного поля, взяв за основу график тока в первичной обмотке- Im sin ωt. ( Рис.12)

 

Рис.12

 

Совершенно очевидно, что при всех нулевых значениях тока в первичной цепи будущий график скоростей магнитного поля тоже будет иметь нулевые значения. В точках максимума, когда ускорение электронов равно нулю, скорости перемещения магнитного поля опять же будут равны нулю. Таким образом, через каждую четверть периода график скоростей должен иметь нулевые значения. На каждом таком участке, ограниченном нулевыми значениями, скорость магнитного поля должна вырасти от нуля до максимального значения и снизиться опять до нуля. Во второй половине периода графика тока график скоростей также будет расположен под временнóй осью - меняется направление поля. В итоге формируется приближенная форма графика – он похож на некую двугорбую синусоиду (см. рис.13). Но аналогов кривой, полученной на осциллограмме, автору ни в математике, ни в физике найти не удалось.

 

 

 

Рис.13

 

9. Электромагнитные аппараты с новыми свойствами

 

Версия о генерации и сворачивании магнитного поля оказалась весьма удачной, т.к. неподдающиеся логике парадокс трансформатора и противоЭДС исчезли, а трансформатор продолжает исправно работать без привлечения понятия «вихревое электрическое поле».

На основе принятой версии автор спрогнозировал и нашел на практике более десятка эффектов на трансформаторах, нигде и никем ранее не описанных.

Пять из группы найденных эффектов были зарегистрированы автором в виде патента РФ № 2138872, и именно он, по сути дела, стал приоритетной справкой автора.

Факт нахождения прогнозных эффектов, устранение противоречий в теории и осциллограмма ключевого опыта – все это вкупе является достаточным и, считаю, неопровержимым доказательством справедливости принятой версии о природе электромагнетизма, свойствах магнитного поля и вымышленности самого понятия «вихревое электрическое поле».

На основе нескольких необъявленных эффектов были сконструированы трансформаторы и дроссели с новыми, недоступными классической электротехнике, свойствами. Вот краткий перечень и область применения:

 

1.    Дроссель электрический, регулируемый (не дроссель насыщения), причем регулирование осуществляется не только в сторону уменьшения индуктивного сопротивления от его номинального значения, полученного как факт при его изготовлении, но и в сторону увеличения!

Дроссель не вносит никаких искажений в регулируемый сигнал (синусоидальный) и не требует специальных источников питания постоянного тока для цепей регулирования.

Область применения – глубокое бесступенчатое регулирование сильноточных процессов: запуск эл/двигателей с фазным ротором большой мощности, регулирование силы тока в электрометаллургии, в электролизе металлов, в сварочном производстве, в регулировании яркости горения огней ВПП аэропортов…

 

Применение регулируемых дросселей полностью исключит применение мощных

силовых тиристоров, упростит силовые цепи электропитания, уменьшит численность

обслуживающего их персонала, в целом повысит надёжность работы оборудования.

 

Видео «Регулирование индуктивности дросселя»

https://www.youtube.com/watch?v=q-7T3F7-sqs

 

2.    Трансформатор с плавным регулированием выходного напряжения от +Umax с переходом через 0 до –Umax, то есть инвертированием фазы при переходе через 0.

На базе этого трансформатора можно создать «электромагнитный стабилизатор напряжения», неизвестный современной электротехнике, отличающийся более низкой стоимостью в сравнении с современными стабилизаторами с тиристорным и релейным управлением.

При оснащении любой электроподстанции вольтодобавочным регулируемым трансформатором, получим стабилизированную электроподстанцию, никаких ограничений на пропускаемую вольтодобавочным трансформатором мощность нет. Полупроводниковые приборы в конструкции полностью отсутствуют, что повышает общую надежность устройств.

 

3.    Расщепленный трансформатор

В классической электротехнике такого понятия нет.

Видео «Расщепленный трансформатор»

https://www.youtube.com/watch?v=qM61aEFyo5I&feature=youtu.be

 

Область применения – всевозможного назначения регулируемые по напряжению источники питания переменного тока, например – замена повсеместно применяемых, но опасных в эксплуатации ЛАтр.

 

4.    Зависимый источник питания

По аналогии с механическим устройством, можно сказать: электрический «вал отбора мощности».

Включается в разрыв питающей какой-либо объект сети. Индуктивное и активное сопротивления близки к нулю. Снимаемое с него напряжение регулируется, основная и зависимая сети гальванически развязаны.

 

5. Устройства беспроводной передачи энергии, например для питания дронов.

 

10. О некоторых неочевидных свойствах переменного магнитного поля

 

Подведем итог – новое, что мы узнали о магнитном поле:

 

1.     Магнитное поле способно перемещаться в пространстве.

2.     Магнитное поле генерируется ускоренно движущимися электронами и сворачивается только на этих же, «родительских», электронах при их торможении.

3.     Магнитные поля не могут сворачиваться на «чужих электронах», их не породивших, но взаимодействуют с ними по известным правилам (сила Лоренца).

4.     Материальных экранов для магнитного поля не существует. В качестве подтверждения проведем простой эксперимент – выполним обмотки трансформатора экранированным проводом, рабочей частью сделаем центральные жилы и опробуем трансформатор в работе. Трансформатор исправно работает. Заменим сетчатый экран на сплошную медную толстостенную трубку. Трансформатор продолжает исправно работать.

Заменим медную трубку стальной. Никаких видимых изменений в работе трансформатора обнаружено не было.

Общий вывод из этих опытов – проникающая способность магнитного поля уникальна - материальных экранов для него не существует! Предупредить его распространение в пространстве можно только связыванием в ферромагнитном контуре - случай трансформатора. Экранировать-же какой-либо объект от переменных внешних магнитных полей - достаточно сложная задача.

5.     Отдельными опытами установлена способность переменного магнитного поля к фокусировке в данной точке пространства.

 

11. О вихревом электрическом поле

 

 

Мы уже знаем, что трансформатор прекрасно работает и без привлечения понятия «вихревое электрическое поле».

 

И по сей день Физика считает, что магнитное поле не способно к перемещению в пространстве, а энергия в пространстве может передаваться только электромагнитной волной, этаким симбиозом магнитных и электрических вихревых полей.

 

Попросите любого специалиста в электромагнитной теории объяснить, «что же такое электромагнитная волна?»… И любой из них сразу же начнет рисовать 2 плоских синусоиды, расположенных под прямым углом друг к другу.

 

 

 

 

Но ведь это маразм чистейшей воды – подменять физический объект математическим понятием.

 

Почему так происходит? Да только потому, что

невозможно изобразить то, что не существует в реальности.

Скорее всего, понятие «вихревое электрическое поле» было введено в математический аппарат электромагнитной теории искусственно, для теоретического обеспечения возможности передачи энергии в пространстве.

 

Зная о способности магнитного поля перемещаться в пространстве, можно без особого труда понять, как работает обычная телевизионная антенна, например, полуволновой вибратор - сигнал генерируется опять же небезызвестной силой Лоренца.

 

12. Резюме

 

На основании результатов опытов, частично вошедших в данную статью, выявились новые, ранее закрытые понятием «вихревое электрическое поле» свойства магнитного поля:

1.    Магнитное поле рождается (генерируется) ускоренно движущимися электронами и исчезает свертыванием на этих же электронах при торможении последних – электрон и магнитное поле образуют жесткую механическую систему. Способность к перемещению поля в пространстве есть необходимое условие возникновения генерации.

2.    Магнитное поле поддается фокусировке в данную точку пространства – это, по сути дела, есть следствие его способности к перемещению.

3.    Магнитное поле обладает высочайшей проникающей способностью, материальных экранов для него не существует, остановить (предупредить) его перемещение возможно лишь связыванием его в замкнутом ферромагнитном контуре (случай трансформатора) или, частично, в заданной области, потоком электронов – электрическим током.

4.    При рассмотрении принципа работы трансформатора не пришлось прибегать к понятию «вихревое электрическое поле» за ненадобностью. Отсюда вывод – т.н. «вихревое электрическое поле», как физическая реальность, не существует.

 

 

Автор Золотухин Владимир Алексеевич

 

 

 

P.S. Статья «О природе электромагнетизма» - переработанный журнальный вариант, из нее частично удалена доказательная часть и несколько глав, выявляющих реальные возможности создания:

 

1.                   Беспроводных средств связи на строго регламентированные расстояния

2.                   Принципиально нового способа защиты от электромагнитных излучений

3.                   Энергетического канала в пространстве

 

Статья защищена патентом РФ № 2138872

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????