К вопросу о магнитных силовых линиях.
Для начала разберемся с формами магнитных
полей, и посмотрим, как проявляется действие сил притяжения и отталкивания.
Возьмем магнит и пробный магнит и станем смотреть, какова реакция при
приближении одного из полюсов пробного магнита к основному магниту.
Обнаруживается, что при обходе полюсов
мы сначала испытываем притяжение, а затем отталкивание. И оно неодинаково по
всему объему. Тривиально? не очень!
Результат опыта приведен на рисунке 1. То
есть существует две явно обнаруживаемые зоны на полюсных наконечниках магнита,
как правило плоских, где взаимодействие полюсов
магнитов максимально и середина, где взаимодействие почти совсем не наблюдается
независимо от полюса пробного магнита. Имеется только вращательный момент. При
очень длинном магните зоны вытягиваются
и почти сливаются с магнитом посредине.
Для магнита конической формы на вытянутом конце силовое действие при той
же силе (материал вес и способ намагничивания не меняется) проявляется на
гораздо большем расстоянии от полюса, чем на плоском конце. Конечно зоны эти
достаточно условны, и показаны наглядности ради.
Рис. 2. объемные Зоны притяжения и
отталкивания для магнитов разной геометрической формы .
Из опыта следует, что величина, а точнее
толщина этих зон возле полюса зависит от
его площади поверхности. То есть с увеличением площади поверхности полюсного
наконечника за счет большой площади острия конуса зона взаимодействия
вытягивается и это явно видно у конусообразного магнита.
Конечно, при выполнении опыта нам
приходится сильно держать пальцами пробный магнит, чтобы не дать ему
развернуться, поскольку на него действует сила, выполняющая хорошо известное
разворачивающее действие. Это либо соединение разноименных полюсов стык в стык,
либо такое же соединение разноименных полюсов обоих магнитов попарно, плашмя.
Проведенные опыты показывают проявление сил
с геометрической точностью. Если мы приближаем разноименные полюса, то и
удерживать от разворота магниты нет необходимости, они притягиваются по линии
действия силы. В случае сближения одноименных полюсов всегда существует
некоторый разворачивающий момент силы.
Сразу возникает
вопрос к классической электродинамике, а как она описывает момент силы по
отношению к постоянным и электрическим магнитам. Оказывается, электродинамика
этого вопроса вообще не касается.
Взамен
предлагается и только для подобий электромагнитов понятие магнитного момента,
что само по себе вызывает недоумение.
Опыт с железными опилками опровергает
утверждение, что подобно электрическому диполю постоянный магнит в однородном
магнитном поле стремится ориентироваться по полю, но не перемещается в
нем. (например томский университет в
своих лекциях)
http://portal.tpu.ru/SHARED/e/ENSTEPANOVA/kkk/gg/Tab1/lect9_0.ppt
Как
же не перемещается? И при чем тут однородность?
Ориентирование это уже движение и явное перемещение. Ну и кто такой опыт
поставил? Опыт в голове, наверное. Более или менее однородное поле-промежуток
между полюсами подковообразного магнита.
На деле любой магнит, не закрепленный на опоре, стремится, так или
иначе, соединится с другим магнитом или
парой разноименных полюсов или полюс к полюсу разноименно.
Находясь между полюсами двух других
магнитов третий магнит из любого положения притягивается одним из своих полюсов
к ближайшему противоположному по названию. Два магнита
плашмя соединяются (двигаются)
Если соединить последовательно несколько
малых магнитов встык полюсами а потом согнуть и
приблизить концы составного магнита, то они сомкнутся, образуя подобие кольца.
Вывод вполне очевидный, магнитный поток стремится замкнуться. Примером является кольцевой магнит, если
сомкнуть как можно ближе его полюса.
При этом полюса у магнита пропадают. Наличие щели можно вообще исключить
намагничивая просто цельное кольцо обмоткой.
Что получим? Не магнит, просто
кусок железа, к которому каким полюсом не прикладывай пробный магнит, он будет
только притягиваться и только в одном случае,
если он гораздо более сильный и перемагнитит.
А при равенстве вообще никаких эффектов нету.
Но стоит только сделать щель в любом месте
и полюса вновь появляются. Если разломать такое кольцо на несколько частей,
получим множество магнитов.
Данное свойство материала, из которого
изготавливается магнит, не может быть объяснено никакой внутренней энергией
данного материала, то есть, нет у атома материала свойств бесконечно черпать
энергию из неоткуда. Данная энергия должна поступать
извне!!!!! В противном случае мы имеем
вечный двигатель, так упорно отвергаемый всем профессиональным физическим сообществом.
А оно его и имеет в виде электрона бесконечно вращающегося на орбите, энергию
для этого вращения черпающего не иначе как из работ Лоренца и его
последователей, и имеющего ту самую нескончаемую силу в виде магнитного
момента.
Именно на этой фигне и непонимании, что творится, основаны все
современные, достаточно безуспешные попытки деятелей, извлекающих «свободную
энергию» из чисто статичного устройства
под названием магнит.
Сила
взаимодействия в большой степени зависит от формы магнитных полей. Из
опыта видно, чем больше площадь поверхности полюса магнита, тем меньше ширина
зоны притяжения или отталкивания и наоборот, при приближении любого полюса другого магнита. И
тогда совершенно неверно принятое сегодня изображение магнитных силовых линий в
виде:
Рис. 3 Магнитное поле постоянного магнита и
катушки с током.
Когда
пробные магнитные стрелки расположены параллельно магниту. Здесь самое
устойчивое положение для закрепленных на опоре стрелок,
то есть магнитов не свободных,
положение, не обеспечивающее максимальное взаимодействие полюсов, стремящихся
соединиться. Стоит отпустить стрелку, и она сама просто полетит к ближайшему
полюсу.
И в
опыте с опилками картина совсем другая, совершенно доказывающая, что
единственное устойчивое положение магнитов стрелок в свободном состоянии, не
закрепленных опорой и действием сил трения и любых других сил, кроме самих
магнитных, это положение как можно ближе к полюсу. И к его острым краям. А ведь
опилки и есть незакрепленные магнитные стрелки (намагниченные уже, или намагничиваемые в процессе приближения к
полюсу).
И все
это зависит в большой степени от геометрии самого магнита. Соответственно и
расположения зон притяжения и отталкивания. Зон взаимодействия.
То есть, у конусообразного магнита шуба из опилок на остром конце всегда
по длине бороды больше, чем на тупом.
Рис. 3а
Если мы насыпаем опилки на лист бумаги,
расположенный над магнитом, или электромагнитом мы тоже не увидим никаких
линий, а лишь результат работы силы трения.
И известного правила: магниты соединяются
разноименными полюсами, а составные магниты ориентированные одинаково
отталкиваются разноименными полюсами. А
опилки намагничиваются, и налипают практически стык в стык, К первой же упавшей
пылинке начнет притягиваться в стык следующая и т.д.
некоторое подобие линий будет вырисовываться, но это все равно, что руками
положить намагниченные иголки, можно и ежика сотворить. Линии из опилок - взаимно отталкиваются, а трение о лист
бумаги мешает им скопом налипать на полюса..
ТАКОЕ же и с опилками вокруг
провода с током при свободном прилипании
первого слоя, опилки налипают согласно
опытам Эрстеда http://fatyf.aiq.ru/Erstead.htm опыты Эрстеда.
и
многим другим опытам, средней линией! Второй слой в обратную сторону плашмя согласно простейшим опытам
соединения магнитов, если форма позволяет, встык к друг к другу. С каждым слоем
направление меняется. С опилками на бумаге работает трение, оно не дает в
процессе намагничивания свободно вращаться!
Намагничивание плашмя, разворота нет, и второй слой
отталкивается от первого и так далее. Создается видимость
концентрических линий и меньшей плотностью, чем при свободном налипании... НА ЭТОМ И КУПИЛСЯ ФАРАДЕЙ. ЕМУ ПРОСТИТЕЛЬНО.
НЕПРОСТИТЕЛЬНО ОСТАЛЬНОЙ НАУКО-ОЗАБОЧЕННОЙ
БРАТИИ! ДВА ВЕКА ОНА ВТЮХИВАЕТ силовые линии и
даже их Тупо считает! А размерчик опиилок м.б. разным, и
есть еще куча факторов! А то, что следует ИЗ ДВУХ ТРЕХ ОПЫТОВ на фиг.
Лениво думать и все на тупой вере. Да и Лупа на
что?взял да
посмотрел!
у
магнита нет силовых линий и у поля, создаваемого магнитом силовых линий нет!
это проявление действия поля на ферромагнетики и парамагнетики, ослабляющие
действие этого поля! и работа сил трения!феноменология
опыта на бумажном листочке! два одинаковых магнита встык-одна
линия из двух магнитов! кольцо намагнитил тороидальной
обмоткой-вообще линий нет, не проявляются магнитные
свойства! считать линии-без толку. магнит сам по себе-силовая линия! без бумажного листочка линий
нет---налипают опилочки, как карта ляжет в каждом
опыте бородой и разной!..
одним магнитом можно выстроить дерево магнитов. вот как называется вилка-совокупностью линий? тогда треугольник из трех
магнитов тож линия, считай не хочу, человек состоит
из силовых линий: руки, ноги, голова и тд и тп, сколько надо, столько нарисуем. Не геометрия
правит миром, а мир правит геометрией в наше лице!
Свойство бандажа и якоря.
Стержневой магнит,
обмотанный через полюс лентой из мягкого железа увеличивает силу. Все основывается на том что слабый боковой магнитный поток почти полностью
начинает идти по бандажу, в отличие от свободного от бандажа полюса. Поэтому
ощущаемая руками зона действия магнитного потока сужается и вытягивается.
Получается, что бандаж на самом полюсе как бы пробивается насквозь сильным
осевым магнитным потоком и усиливается за счет бокового,
вовлекаемого.
Почему это происходит? В силу легкости
намагничивания мягкого железа.
Наличие якоря на полюсе увеличивает его площадь, но уменьшает зону
действия. Поэтому на коротких расстояниях сила магнита больше, при увеличении
расстояния резко уменьшается.
Следует помнить, что увеличение толщины
якоря или бандажа может привести к полному «экранированию» магнитного потока.
Она должна подбираться экспериментально. НА САМОМ ДЕЛЕ никакого экранирования
не происходит. Происходит рассеивание магнитного потока.
Рис. 5а
Еще одна особенность ярма, и еще как
называют башмака, это способ хранения магнитов. Магнитный поток между северным и южным
полюсом целиком практически замыкается через магнитопровод,
и измерение напряженности поля такого магнита
возможно только при его разделении. Естественно, если магнит составной,
то в местах соединения полюсов отдельных магнитов, там, где может иметься щель,
магнитный поток будет несколько вырываться наружу. Этот эффект используется в
магнитных головках.
Еще одно свойство магнита –
сила притяжения на острых, выступающих краях полюса больше, чем на плоских. Это совпадает с эффектом из
электростатики. Намек. Форма управляет
силой.
Данное свойство ну уж слишком напоминает
эффект радиатора из термодинамики. Чем
больше площадь поверхности, тем быстрее тепло отдается внешней среде. То есть поток энергии на заостренных частях
сильнее!!!
Рис. 6
квадратное и кольцевое сечение.
Руками действие это ощущается на очень
близком расстоянии от магнита. Кстати, на радиаторе то же самое, тепло
ощущается именно на выступающих поверхностях.
Легко проверить.
Эффект острой кромки сказывается на малых
расстояниях порядка миллиметра или чуть больше. зависит от силы магнита и площади плоской части наконечника.
чем больше площадь, тем сильнее краевой эффект. но для просто заостренного как
карандаш сердечника зона сужается и вытягивается. то есть сила магнита на
остром наконечнике значительно больше чем на плоском.
сила магнита зависит от формы наконечника и
определяется площадью заостренной части.
для вогнутого наконечника краевой эффект
усиливается. в центральной
части появляется силовой провал. Для выпуклых (края
закруглены) краевой эффект уменьшается.
В некоторых учебниках и методических
указаниях типа:
Арнольд Р.Р. «Расчет и проектирование
систем с постоянными магнитами» Энергия М. 1969. стр.
12 утверждается, что краевой
эффект на гранях магнита обусловлен тем что поле вне магнита направлено
противоположно полю внутри магнита. Уменьшение краевого эффекта достигается
применением полюсных наконечников из магнитно мягкого материала.
Спрашивается, если краевой эффект является
увеличением действия магнита, то зачем надо его еще и уменьшать да таким
корявым способом. Достаточно изменить
форму наконечника, закруглив его или свести к конусу. А если надо усилить краевой эффект, то
необходимо делать впадину в наконечнике.
Предполагая, что магнетизм не является
произведением самого магнита, а является следствием прохождения через него
внешнего излучения (земного магнитного потока, либо потока сгенерированного
соленоидом), аналогично и с эффектом
острого конца из электростатики природа
и краевого эффекта у магнитов имеет те же корни. А именно большая поверхность
контакта с окружающей средой. Таким образом имеем диполь, с одного конца вход для излучение, а
со второго выход.
При подобной «интересной» форме бандажа
возможно создание псевдомонополя
Рис. 6а
магнит в толстостенном железном стакане. вот такого вида. Любой наконечник внешнего пробного магнита к
такому бандажу в произвольном месте притягивается, за исключением зоны
свободной от бандажа. При этом действия
южного полюса блокировано вовсе. И в любом месте бандажа ненамагниченное
железо не притягивается.
Выводы:
Магнитные силовые линии о необходимости
описания магнитных полей которыми все время твердят
большевики от электродинамики, если это можно так сказать, фиктивны. И не стоит
гипотезу Фарадея принимать всерьез, так как трение все объясняет.
На самом деле их не существует. А если уж
на то пошло, и нам позарез для чего-то понадобились, то изображать их надо как
входящими и выходящими из постоянного магнита, а не замыкающимися в основном на
самом магните. Магнит не является носителем магнитного поля сам по себе, поле
это организуется намагничиванием токами, и взаимодействует с полями других
магнитов. Организация этого поля целиком ложится на внутренние структурные и качественные преобразования материала магнита. Точнее
сам материал магнита приводится в состояние способное проводить внешнее электромагнитное
излучение. Почему так? Вроде слишком резкое и необоснованное заявление. Если не читать статей об электроне,
электростатике и магнитном моменте.
Точно так налипают опилки просто на
магните.
В этом и состояла, наверняка, ошибка Фарадея
(это он ввел понятие магнитных силовых линий), не позволившая заметить
очевидный факт. Железные опилки намагничиваются магнитом и выстраиваются друг
за другом, образуя линии, только если их насыпать на бумагу. Но каждая такая линия тоже является уже составным единым магнитом, а соседние линии отталкиваются в
силу правила отталкивания одноименных полюсов.
И загибаются и замыкаются
линии на соседнем полюсе только по
причине трения о бумагу или магнитно взаимодействуя друг с другом. А
магнитные стрелки показывают лишь потенциальное стремление к полюсу, поскольку
закреплены на опоре.
Для взаимодействия нескольких магнитов.
Рисовать зоны немного сложновато.
Но упрощенно можно нарисовать так. Несколько на колокол похоже. При этом нельзя
забывать об обратно квадратичном характере взаимодействия. Второй рисунок с учетом краевого эффекта.
Рис 9.
рис 10.
рис.
11.
На рис. 11 представлена плоскостная картина
из опилок в опыте с перевертышами. почему-то прижилось
название «СИБИРСКИЙ КОЛЯ» - Syberia Cole . это сломанный или распиленный пополам кольцевой аксиальный
магнит, сложенный с переворотом на 180 градусов.
на границе разлома явно видно усиление поля
намного дальше от краев разлома, а по силе почти равное полю на острых кромках
самого магнита. если сыпать
опилки еще и дальше то борода на границах разлома явно больше будет.
Не заполненные опилками зоны в начале
налипания небольшого количества опилок показывают, что в данных местах просто
сила магнита меньше. Но это до поры до времени. По мере поступления новых
опилок изменится конфигурация составного магнита, поскольку опилки намагничиваются, в общем
все это представляет собой единую систему. А изменение это динамический процесс, он зависит от формы
опилок (однородности), размера, от равномерности налипания. В конце концов,
даже от расстояния от руки сыплющего и даже от отклонения магнита от первоначального
положения. С каждой новой опилкой меняется форма составного магнита а,
следовательно, и его сила в данном конкретном месте ее падения. То есть
изменяется конфигурация поля. В среднем по завершении процесса прилипания мы
увидим составной магнит совершенно другой формы, чем вначале. Да и будет ли эта
система магнитом по свойствам – нет не будет,
поскольку при насыщении ни притяжения ни отталкивания опилок мы не обнаружим.
Это говорит о том что
магнитный поток на таком бандаже из опилок полностью замкнется. А в точности такую же форму бороды в случае
повторной такой операции мы не получим. Совпадение будет лишь в общих чертах.
Рис 12.
Демонстрация налипания опилок на сибирского колю
после распиливания и
естественного разворота на 180 градусов.
Все это касается и магнитов на базе соленоидов,
электромагнитов.
С несколькими но.
Для соленоида действия практически не
наблюдается с боковой поверхности цилиндра. Особенно это касается достаточно
длинных соленоидов.
Если внутрь однослойного соленоида на листе
бумаги внести опилки и пустить большой ток, явно наблюдается утолщение их
концентрации вблизи оси. Редко в каких
монографиях упоминается об этом эффекте.
Достаточно трудно обнаруживается краевой
эффект, только при использовании сердечника или ярма.
Если на торец соленоида положить лист бумаги и насыпать опилки, пустить
импульсный ток, то вблизи оси наблюдается пляс опилок, причем вихреобразный.
Концентрация опилок вблизи оси больше чем на периферии и опять увеличивается
вблизи проводов обмотки. Это тоже нигде
не обсуждается. Везде пишут о равномерном распределении силовых линий внутри
соленоида.
Замечание о плотности силовых линий.
Ну, оценить эту величину можно только по
числу магнитов непосредственно притянутых к полюсу, касающихся него. А магниты
могут иметь разный размер. Это касается и железных опилок, так как они
намагничиваются. То есть чем больше магнитов, тем больше плотность того, что
видим, (см. рис 8.) то есть такая плотность даже
зрительно дает вполне неопределенное впечатление о силе магнита.
Силу магнита можно оценить более точно весом прилипшего к
нему материала, или силой, с которой надо это материал отодрать от полюса
магнита. Это как раз везде и практикуется.
В силу представленных опытных данных можно
заключить, что измерение напряженности не является прямой силовой
характеристикой, поскольку все известные датчики работают по принципу
закрепленной на опоре магнитной стрелки или токовой рамки. А раз так, то они не
показывают реальной силы, а лишь разницу сил между двумя полюсами, тянущими
стрелку каждый в свою сторону. И зависят напряженность от расстояния измерителя
от того или иного полюса. Так и с магнитной стрелкой на опоре, ее саму
раздирает сила притяжения обоих полюсов. И посредине магнита та сила растяжения
максимальна. Поэтому и опилок посредине не налипает.
Направление вектора магнитной индукции не
показывает действия сил, на то оно и направление. В каждой точке поля вектор
показывает наиболее вероятную траекторию взаимодействия. Так как определяется магнитной стрелкой
расположенной на жесткой опоре рядом с испытуемым магнитом. Сила реакции опоры
компенсирует большую часть индукции. И
измерять в данном случае можно только разворачивающий момент силы. Вектор
показывает потенциальное взаимодействие двух магнитов. Причем одновременно двух
полюсов. Стоит отпустить стрелку и она полетит к
ближайшему полюсу. То есть потенциальная энергия превратится
в кинетическую энергию движения. Откуда
мы и имеем реальную силу.
!!!!!
Заблуждением является и описание вектора
магнитной индукции для проводников с током. Но это уже отдельная тема,
требующая не чуть
не меньше внимания.
Дополнение.
Рис. 13 рис. 14.
Использование встречной обмотки для
намагничивания цельного «составного» магнита.
Использование встречной обмотки для
магнитных головок дает значительный выигрыш (около 2-х раз) в расстоянии и силе
магнита. Позволяет при существующем зазоре между полюсами значительно увеличить
расстояние до магнитного носителя и намагничивать носитель, то есть магнитный
диск или ленту не параллельно магнитному потоку между полюсами магнитной
головки, а перпендикулярно, одним полюсом к головке.
Рис 15
На данном рисунке показаны зоны
отталкивания полюса пробного магнита от полюса испытуемого.
с учетом краевого эффекта.
Посредине магнита зона отсутствия
взаимодействия, какой полюс не подноси. Силу преспокойно можно измерить
динамометром. Это и будет силовой характеристикой, а значит и силовые линии
должны точно так же выходить из полюса веером. Одинаковое показание
динамометра, так сказать изобара, кривая одинаковой силы будет располагаться
перпендикулярно силовым линиям, а сама сетка покажет плоскую конфигурацию
(срез) зоны. чтобы получить
полную объемную картину необходима масса измерений силы. заполнение кубической
матрицы (тензора). а тогда все это уже можно ввести в компьютер и не
моделировать даже, а работать с математическим двойником.
Красным цветом показаны линии одинаковой
напряженности (индукции).
Кстати, внутри катушки поле в принципе
неоднородно, провода отдельные в смысле витки и способов намотки имеется
множество.
Магниты - двухполюсники.
а значит взаимодействуют как ни крути двумя полюсами
сразу. и есть два положения взаимодействия, одно устойчивое, притяжение и одно
неустойчивое. Не факт, что одинаковое для разных полюсов.
Вообще прецизионной проверки возможной
разницы в силе действия различных полюсов не проводилось.
Напряженность измеряют сразу для двух
полюсов по линии наибольшего их взаимодействия по силовой классической, то есть
два магнита плашмя, в полузакрепленном виде. хоть стрелкой измеряй хоть катушкой хоть датчиком Холла.
особенно Холлом. он вам и в серединной зоне покажет напряженность как вблизи от
полюса, просто не учитывается, что и сам датчик взаимодействует с полем. а не
только поле с ним. Поэтому измерения надо проводить либо максимально прочно
закрепив инструмент, измерять строго перпендикулярно поверхности, по нормали. либо по возможности полностью
отпустить инструмент, а это и есть борода из опилок. и смотреть по весу сколько
налипло, и уже больше не налипает. это и будет сила по весу.
Рис.16
рис.17 рис.
18
рис. 19
Уплотнение по оси, его величина зависит от
силы тока и диаметра витка. Практически не исследовано. И опять же по видимому для опилок на бумаге дело не очевидное,
поскольку опять вмешивается его величество-трение.
Однако Отлично наблюдается при безэлектродном разряде
Н-типа http://fatyf.aiq.ru/without-electrode-spark.htm
В кольцевых постоянных магнитах данного
эффекта не замечено.
Более или менее однородное магнитное поле, возможно получить при помощи катушек Гельмгольца
Нам
втолковывают, не смотря на четкое и вполне правильное определение вектора магнитной
индукции:
«За положительное направление вектора магнитной индукции
принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной
стрелки, СВОБОДНО устанавливающейся в
магнитном поле.»,
Следующую
картинку с демонстрацией правила буравчика:
Рис
20.
рис. 21
Где
вектор индукции располагается по касательной к окружности описанной вокруг
проводника. То есть не одного вектора, а множества векторов, не существующих на
самом деле, поскольку даже их равнодействующая равна нулю!
Одно
немаловажное замечание!!!!!! Полюсов у
отрезка проводника с током нет. Полюса
есть только у рамки с током!!!!!! По
оси!!!!
А теперь
посмотрим на опыт, сделанным Эрстедом, магнитная стрелка находится под проводом
и первоначально до включения тока параллельна ему. После включения тока
устанавливается перпендикулярно проводу.
Вопрос: а так ли абсолютно точно
перпендикулярно? Или стремится к этой
перпендикулярности? У Эрстеда не было прецизионных наблюдений, как то: точное
измерение угла, качание плоскости стрелки. Скорость поворота стрелки. То есть
динамические характеристики взаимодействия.
Эти наблюдения и до сей поры не проведены. Хотя
в наше время измерить индукцию да посмотреть динамику труда не представляет.
Надо отметить тонкость еще Эрстедом отмеченную.
Любое взаимодействие проводника с током и магнита подразумевает
одновременное взаимодействие с магнитным полем земли, пренебрегать которым,
скорее всего не стоит.
Куда в
данном случае направлен вектор??????? По идее у провода во все стороны от оси
провода, а у магнитной стрелки по
касательной к окружности вокруг провода.
Как
привычно и рисуют
То есть и
у провода и у стрелки вектор имеет одно направление, а это означает, что у
провода есть полюса как у подковообразного магнита, почему-то
направленные сверху к стрелке. Это
воплотилось в знаменитом правиле «буравчика»
правый винт по направлению тока показывает направление вектора!!!! А магнитная стрелка притягивается, причем
серединой к проводу.
С этим притяжением у Классики и вовсе беда….
Вывод:
А это
вектор магнитной индукции не проводника,
а магнитной стрелки !!!!!!!!! или множества стрелок вокруг проводника.
А у самого провода вектор магнитной индукции
является круговым и определен быть не может. Только во взаимодействии с
магнитом. Тогда правило буравчика отражает не вектор, а направление движения
вихря, взаимодействующего с магнитом.
Причем направление это выбрано произвольно!!!!!! Исходя из произвольно
выбранного направления в самом определении вектора магнитной индукции.
И как быть с тем, что проводник с током просто
выталкивается из магнитного потока между полюсами подковообразного магнита,
независимо от полюса и направления самого тока? В какую сторону в данном случае
неважно, важно что в нейтральную зону, свободную от
магнитного потока. При этом сам магнит ПРИТЯГИВАЕТСЯ СЕРЕДИНОЙ.
Получается, что у провода надо выбирать конкретное
направление вектора магнитной индукции в зависимости от того, где находится
полюсной наконечник северного полюса магнита. То есть под углом к средней линии
магнита.. Для двух проводов с током это будет нормаль
между ними. Но это и будет неверно. Поскольку полюсов у отрезков проводников
нет.
И это взаимодействие не вписывается в определение вектора
магнитной индукции.
Вывод
только один, нам нужен не вектор магнитной индукции, а вектор силы и момент
силы.
Такая же
картина и с двумя проводниками с током. Опыты Ампера.
Такое
впечатление, что при одинаковом направлении тока имеем два бесконечно плоских магнита, которые
складываем разноименными полюсами, у одного северный полюс к нам, у второго от
нас, и наоборот. ?????
но ведь нет полюсов у провода.
О силе и моменте силы уже было сказано. Получается
что имеем бесполюсное магнитное поле. В корне отличающегося от взаимодействия самих магнитов. В
первом случае это линейный закон Ампера, во втором обратно пропорциональная
зависимость от квадрата расстояния - закон Кулона!!! Ныне он классиками магнетизма не
рассматривается, а описывается как курьез.
Но опыты были Кулоном проведены и от них не отмахнешься.
В данной интерпретации совершенно
забывается о действительно проведенных Эрстедом опытах. Первоначально угловое
(линейно зависящее от расстояния до проводника), только стремящегося к строго
перпендикулярному положению магнитной стрелки при достижении определенного
значения тока. Приведем реконструкцию опытов, выдержку из
готовящейся к выпуску обширной работе по магнетизму.
http://fatyf.aiq.ru/Erstead.htm
Закрепленная на оси
магнитная стрелка при достаточно длинном соленоиде устанавливается параллельной
ему. Это уже видно из последующих опытов Ампера. Кстати на этом и зиждется
нынешняя концепция силовых линий. НА ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ ЗАКРЕПЛЕННОЙ стрелки
воображаемым силовым линиям. Посему как описательными можно считать линии изображенные на рисунках ниже. А с направлением
вектора магнитной индукции еще разбираться надо. Вопрос принципиальный,
поскольку сил две, отталкивания и притяжения. Для одного полюса вектор входит для другого выходит. Значит и вектора два, а не один
и они скорее всего неравнозначны по скалярной
величине.
На рис. 16,17,18,19 представлено распределение железных опилок
вокруг проводника с током, внутри витка с током и внутри катушки с током. В последнее время из учебников постепенно
исчезают описания подобных опытов, и говорится об однородности магнитного поля
внутри катушки с током, и вообще игнорируется факт уплотнения опилок по оси
соленоида.
Опытные данные, полученные автором, говорят
об ином. Проводилась проверка расположения опилок на торце соленоида с
импульсным питанием. Наблюдалось уплотнение с некоторым смещением от оси
соленоида, и «пляс» указанного уплотнения с частотой питающего тока. Само смещение
может быть объяснено как неравномерностью намотки катушки, так и
взаимодействием с другими полями. Естественно, само
уплотнение зависит от диаметра катушки и величины питающего тока.
В общем, общепринятое обозначение магнитных
силовых линий должно трансформироваться.
У катушки с током наблюдаются точно такой
же краевой эффект, что и у постоянного магнита. К ней точно также применима и
коническая форма с усилением дальности действия поля. Особенно это сказывается
при применении сердечника.
Да и по торцу катушки, если она
толстая пробные магнитики прилипают
ПЛАШМЯ, на одной стороне вектором индукции
по направлению к оси, а с другой стороны
катущки
от оси!!!!
Дополнение от 15.02.2012
В статье Руднева А.Д. http://realphis.narod.ru/nord.html
задан резонный вопрос о правильности маркирования постоянных магнитов.
Сегодня существует явная путаница с магнитными полюсами земли. Имеется в виду не всеми замечаемая оговорка,
которая гласит что северный магнитный полюс находится в южном географическом
полушарии, и наоборот южный магнитный полюс в северном.
Многие думают, что наименования полюсов
совпадают.
Магнитная стрелка по принятому обозначению
своим северным полюсом всегда ориентируется на южный магнитный полюс земли, и
южный полюс любого магнита, либо соленоида. И ориентируется своей нейтральной
серединой перпендикулярно проводнику с током . Уж так
принято! И менять тут особо нечего, если б не одно но, мы пока не знаем
абсолютно точно, где вход магнитного потока а где
выход.
Выходит, что правило буравчика для витка с
током не выполняется в силу неправильного обозначения направления тока (от
плюса к минусу). Хотя верное направление ( от
минуса к плюсу) было еще принято исходя
из опытов Эрстеда, Фарадея и Ампера. А теперь о
правиле Буравчика. Если следовать
описанию опытов Эрстеда, то если встать по направлению тока от минуса к плюсу
(опыт 1), спиной к южному магнитному полюсу земли, лицом к солнцу, вращение
земли будет справа налево с запада на восток.
При этом северный
полюс магнитной стрелки будет иметь вращение по часовой стрелке слева направо.
То есть буравчик будет показывать правый винт вращения по ходу тока.
Что не отражено в существующем правиле и отмечено в работе Руднева.
Таким образом более резонен вопрос о верности определения
направления вектора магнитной индукции у соленоида, а не о маркировке
постоянных магнитов. Что и выясняется как неверный выбор направления тока.
А следствие- появление фиктивных сил Кориолиса, вроде как
математически объясняющих смещение при движении тел по направлению вращения
земли. Но не объясняющих физической стороны дела. Если встать спиной к экватору, лицом к
южному магнитному полюсу земли, то мы получим как раз правое смещение,
совпадающее с направлением ее вращения.
И саму силу можно тогда предположительно отождествить с вращением
магнита вокруг тока, пронизывающего землю от полюса до полюса. И вызывающего знаменитые полярные сияния. Просто от магнита ничего не светится,
светится, как известно от тока.
К
магнитным доменам.
Как
удалось выяснить…
Рис.
Доменная структура массивных магнитоодноосных
кристаллов на плоскости, параллельной ОЛН (а, б) и перпендикулярной ОЛН (в).
Структура выявлена с помощью магнитной суспензии (а, б) и эффекта Керра (в).
Стрелками на рис.5а обозначены векторы Js
Вот
только направление намагниченности под вопросом.
Все
дело в том, что при использовании магнитной суспензии (ферромагнитной),
любая частица намагничивается и притягивается к любому полюсу, поэтому оценить
визуально к какому именно невозможно.
К
северному или южному. При этом и ориентация намагничивающего магнита в учет не
берется, и направление выбирается чисто
условно.
В
качестве примера и приведен рисунок, взятый из одной, первой попавшейся научной
работы.
http://proceedings.usu.ru/?base=mag/0005(03_02-1997)&xsln=showArticle.xslt&id=a06&doc=../content.jsp
Поэтому
границы домена –Правда в литературе практически
никогда не указывают позитив или негатив при этом публикуется. Так что за
темные области можно принять и ненамагниченные
участки.
Очень
редко показывается направление намагничивания. К этому не слишком строго
относятся и иногда даже одно направление выдают за
обратное. А аккуратность в этом деле первое.
Еще
один минус. Очень часто в работах не показано с торца или боковой поверхности
берется отпечаток.
На
представленном рисунке показано различное направление намагниченности соседних
доменов боковой стороны образца. На самом деле черные полосы просто показывают
места, где намагниченных частиц притянуто больше, а светлые полосы показывают
места, где намагниченности нет вовсе или она ослаблена. То есть сам домен и
есть черная полоса. Если бы порошок не размазывался насильно, а насыпался, то
эта полоса посреди образца была бы обозначена менее четко
либо вовсе отсутствовала. Как видно на фотографии домен проходит через весь
образец по всей длине и ветвится только на полюсе образца.
Это
в свою очередь является проявлением все того же краевого эффекта и у отдельных
доменов.
Или
вот из этой же работы показаны вектора направления намагниченности. О какой намагничиваемости
идет речь.
Внутри
любого материала при продольном намагничивании из неоднородной структуры
появляются неидеальные магниты, которые отталкиваются друг от друга по
известным принципам. То есть, междоменная стенка на
самом деле это не обсыпанная опилками
зона, где просто отсутствует такой же по силе магнитный поток.
На
наконечнике полюса явно видны выходы зон различной заполненности. Темные области это зона большего магнитного
потока.
И
вообще, в ненамагниченном материале как таковых
доменов, от фонаря нет. Они появляются только от взаимодействия с магнитным
полем земли или искусственно созданным. И нет никакой спонтанной ориентации
типа
Это
не спонтанная ориентация, а зоны различной степени уже намагниченности
Тем
более что, как правило, это вид на образец сверху, тогда как магнитное поле
направлено снизу.
Магнитная доменная структура в
Bi0.7Dy0.3FeO3: а - до приложения напряжения; б - при напряжении 10 В; в - после приложения напряжения.
Вот так трактуют доменную структуру
А вот так она графически выглядит на самом
деле, замыкание в области ветвления отсутствует. Стрелки просто надо стереть и
расставить на ветках. Это просто аналог зон налипания опилок.
А вот так выглядит отдельный домен.
Ветвление доменов у поверхности массивного магнитоодноосного кристалла: а - стадия образования клиновидных
доменов, имеющих обратную намагниченность; б - развитое ветвление в случае,
когда вектор М параллелен оси лёгкого намагничивания (ОЛН).
Собственно опять нет разного направления
намагниченности. Мы бы никогда и не
смогли намагнитить магнит , если б направление было
разным… замыкание линий и пример с
ярмом.!!!!!
То же касается и цилиндрических магнитных
доменов. Полное отсутствие разных направлений намагниченности. И дело только в
разной степени намагниченности светлых и темных зон.
ДОПОЛНЕНИЕ 1. от 26.09.2010
Совсем недавно пришлось столкнуться с тем,
что мне не удалось экранировать мобильник ( Samsung, симка – билайн)
даже накрыв его с двух сторон чугунными сковородами. Все равно проходил вызов,
и внутри звенел звонок. Старые, да и
новые познания не помогали. На форумах даже про скин
слой народ вещал. Ничего умного. Разум за разум зашел, вроде железо экран, а не
работает. Потом выяснилось, что другие симки спокойно
давятся. В конце концов, уже по завершению экспериментов с бандажами, обнаружил,
что передатчик билайн расположен на собственной
крыше.
Из чего пришлось заняться проблемой,
провести опыты и написать данное дополнение. Экранировать нельзя но, используя
магниты и бандажи можно создать такую конфигурацию, что даже такой сильный магнитный поток (антенна в 5-
В учебнике Ландсберга
приведен такой рисунок касающийся магнитной защиты c комментариями автора, из которых
следует, что
при помещении железного кольца в магнитное
поле линии магнитного поля даже при большой ширине кольца остаются, не
замыкаются и восстанавливают конфигурацию после кольца.
Тут в отличие от ярма или башмака имеет
место действие одного полюса для постоянного магнита, или попеременное действие
разных полюсов для электромагнитного (радио) излучения. То есть имеет место
Якорь.
На самом деле при достаточной ширине кольца
магнитный поток практически целиком проходит по всему кольцу, и как в случае с
ярмом не замыкается согласно следующей
схеме,
поскольку
происходит частичное (не до насыщения) намагничивание кольца одним
полюсом или периодическое перемагничивание в случае радио. Здесь мы как бы
видим якорь и при определенной конфигурации такого якоря можно даже усилить
действие, например, взяв только половинку кольца и перевернуть его, получится
бандаж. В чем разница ярма и якоря. Ярмо
целиком замыкает магнитный поток между полюсами, якорь этого не делает. Он за
счет своей формы либо ослабляет излучение, либо усиливает. Именно поэтому
конический наконечник в виде усеченного конуса из мягкого железа на полюсе
производит усиливающий эффект в части дальнодейсвия
типа фокусировки..
Мною был проведен опыт с использованием
магнита и П-образного якоря из пластин от сердечника трансформатора
Конфигурация полюсов двойного наконечника
говорит о том, что наконечник в настоящий
магнит не превратился. Это магнитопровод. И он является продолжением северного полюса
магнита. А значит и доменная структура в нем не существует постоянно, а
появляется только в момент действия потока. При приближении к такому магнитопроводу другого магнита любым полюсом происходит
притяжение, то есть внутри происходит образование других доменов. Часть доменов
принадлежит первому магниту, а часть доменов второму. Кстати, с такой формой
ярма сила магнита уменьшилась. Зато притяжение
мягкого железа стало на большем расстоянии от наконечника самого
магнита. Стоит упомянуть и о магнитном поле земли. Часть доменов принадлежит и этому магниту.
В данном опыте при помещении железного стержня
в центр кольца силы притяжения его во
все стороны почти одинаковы, что говорит о практической однородности магнитного
потока внутри кольца. То же и снаружи кольца почти во всех точках по
поверхности, исключая совсем близкие к полюсу точки, так как ребро кольца не
полностью закрывает сам полюсной
наконечник магнита. О чем это говорит в
рамках современного определения «силовых
линий»? Они не пронизывают кольцо, а исходят из него во все возможные
направления. Таким образом, бандаж любой формы не является экраном, а лишь
несколько ослабляет действие магнитного потока, дает возможность направить в
любую удобную сторону и ослабление потока зависит от площади поверхности и
толщины бандажа.
Зная силу полюсного наконечника, можно
опытным путем определить зависимость ослабления от формы и массы
бандажа. Но это уже не являлось самоцелью.
Заключение.
Представление силовых магнитных линий в
интерпретации Фарадея и особенно развитое Максвеллом не является правильным,
поскольку для их построения в опытах используется ферромагнитный
материал (намагничивающийся, или уже магнит), являющийся по сути своей
проводником, и очень прекрасным проводником магнитного потока. Не излучателем как «вечный двигатель», вечным генератором магнитного поля, а именно
проводником. Взаимодействие северного и
южного полюсов поэтому достаточно облегчается. То есть происходит
замыкание магнитного потока через проводник, лучший чем воздух, и любой другой
материал или вакуум. Доказательством
этому служит простой опыт с подковообразным магнитом, в зазор которого
плотно вставляется магнит. Свойства такого закольцованного магнита
коренным образом изменяются, магнитный поток почти полностью замыкается и опилки
к магниту (кроме зазоров, неплотность) почти не
прилипают.
Фатьянов А.В. Спб. 2008
2010 Fatyalink@mail.ru