Движение электронов вдоль проводов

Движение электронов вдоль проводов

Электрон представляет собой полый тор, который имеет два вращения: относительно оси симметрии и относительно кольцевой оси тора.

Вращение относительно кольцевой оси тора формирует магнитное поле электрона, а направления магнитных силовых линий этого поля формируют два магнитных полюса: северный N и южный S. Вращением электрона относительно центральной оси управляет кинетический момент - векторная величина.

Магнитный момент электрона - тоже величина векторная, совпадающая с направлением вектора кинетического момента . Оба эти вектора формируют северный магнитный полюс электрона (N), а на другом конце центральной оси его вращения формируется южный магнитный полюс (S). Формированием столь сложной структуры электрона управляют более 20 констант. Имея эту общую информацию о структуре электрона, приступим к анализу его поведения в проводах.

Так как протоны находятся в ядрах атомов, а электроны на их поверхности, то вполне естественно, что в проводе могут быть только свободные электроны. В результате возникает вопрос: каким образом в проводе с постоянным током формируется на одном конце плюсовой потенциал, носителем которого являются протоны, а на другом - минусовый, носителем которого являются электроны?.

Чтобы найти ответ на выше сформулированный вопрос, проанализируем работу плазмоэлектролитической ячейки (Патент № 2157862, рис. 1). Сущность процесса работы плазмоэлектролитической ячейки (рис. 1) заключается в следующем.

Так как площадь поверхности катода 1 в десятки раз меньше площади поверхности анода, то большая плотность тока на поверхности катода 1 формирует поток положительных ионов электролитического раствора, направленных к нему.

В этом потоке есть и положительно заряженные протоны атомов водорода, отделившиеся от молекул воды. Они взаимодействуют с электронами, испущенными катодом, образуют атомы водорода, совокупность которых формирует в растворе, в зоне Р катода 1, плазму атомарного водорода с температурой до 5000 С (рис. 1).

Анализируя электролитический процесс, протекающий в этой ячейке, необходимо учесть, что протоны почти всех атомов расположены в ядрах достаточно глубоко от их поверхностной зоны. Кроме того, они экранированы электронами. Исключением является атом водорода, представляющий собой стержень, на одном конце которого отрицательно заряженный электрон , а на другом - положительно заряженный протон . Благодаря этому, в электролитическом растворе появляются положительный и отрицательный потенциалы, генерируемые электронами и протонами атомов водорода, находящимися в составе ионов (рис. 2).

Рис. 1. Схема плазмоэлектролитической ячейки:

1-катод и входной патрубок для раствора;

2-анод в виде цилиндра; 3 - выпускной патрубок парогазовой смеси; Р-Р - зона плазмы

Новые электроны приходят в электролитический раствор из катода (-) (рис. 1, 2) и, соединяясь с протонами, образуют атомы водорода, а ионы несут лишние электроны к аноду (+).

Таким образом, отрицательно заряженные ионы собираются у анода и передают ему лишние электроны, которые движутся по проводу от плюса (+) к минусу (-). Поскольку соседство свободных электронов и свободных протонов заканчивается формированием атомов водорода, которые существуют лишь в плазменном состоянии (рис. 1, зона Р..Р), то исключается одновременное существование свободных протонов и свободных электронов в проводе, по которому течёт ток.

Рис. 2. Схема ориентации ионного кластера в электрическом поле (, и - атомы водорода)

Этот простой пример ярко демонстрирует, что электроны движутся по проводам от плюса (рис. 1) к минусу.

Поскольку в проводах электрической цепи циркулируют только электроны, имеющие отрицательный заряд и два магнитных полюса: северный и южный, то их поведением управляют магнитные полюса магнитов генераторов электростанций.

Таким образом, анализ электролитического процесса, протекающего в электролитической ячейке (рис. 1), показывает, что в электролитическом растворе электроны движутся в составе ионов от минуса к плюсу, а в проводе от плюса к минусу.

Если источником питания является аккумулятор или батарея, то знаки плюс (+) и минус (-) принадлежат их клеммам. Тут всё понятно. А если источником постоянного напряжения является выпрямитель, подключённый к сети переменного тока, то появление плюса и минуса на клеммах выпрямителя формирует серию вопросов.

Генератор электростанции генерирует переменное напряжение, носителями которого являются только электроны. Откуда же тогда на клеммах выпрямителя появляются знаки плюс и минус? Это вопрос электрикам и электронщикам. Почему они мирятся с описанным противоречием? Но мы не имеем права игнорировать его, так как отсутствие ответа на этот вопрос формирует искажённые представления о сути процессов, протекающих в электротехнических и электронных устройствах.

Итак, наличие модели электрона позволяет нам приступить к поиску ответа на поставленный вопрос. Вполне естественно, что его надо базировать на экспериментальных данных. Начнём с самого простого - изучения процесса отклонения стрелки компаса, положенного на провод или под провод, по которому течёт ток.

На рис. 3 показана электрическая схема, направления проводов которой сориентированы плюсовыми концами на юг (S), а минусовыми - на север (N). При отсутствии тока в проводе направление стрелок компасов А, В, С и D совпадают с направлением правого и левого проводов на север N. При включении тока вокруг провода возникает магнитное поле и стрелки компасов отклоняются.

Рис. 3. Схема эксперимента по формированию магнитного поля электронами , движущимися по проводу

Когда электроны движутся по проводу в направлении с юга (S) на север (N), то стрелка компаса A, расположенного над проводом, отклоняется вправо, а стрелка компаса B, расположенного под проводом, - влево. (Табл. 1) Из этих результатов следует, что магнитное поле вокруг провода закручено против хода часовой стрелки и имеет магнитный момент .

Наличие модели электрона с известным направлением вектора его магнитного момента даёт нам основание полагать, что магнитное поле вокруг провода формируется совокупностью магнитных полей электронов, сориентированных вдоль провода таким образом, что направления векторов магнитного момента каждого электрона совпадают с направлением вектора магнитного момента поля, образующегося вокруг провода (рис. 3 и 2).

Таблица 1. Углы отклонения стрелок компасов A и B при различных токах (рис. 3)

Те же электроны, которые движутся по правому проводу с севера (N) на юг (S), формируют вокруг него противоположно направленное магнитное поле и стрелки аналогичных компасов С и D отклоняются противоположно отклонению стрелок компасов А и В (рис. 3).

На рис. 2 представлены схемы магнитных полей вокруг проводов. Вполне естественно, что эти поля формируют электроны, движущиеся по проводам (рис. 3).

Из схемы магнитного поля вокруг провода (рис. 3, а , 1, а) следует, что оно может быть сформировано лишь в том случае, если северные магнитные полюса электронов направлены вверх, в сторону минусового конца провода, а южные - вниз, в сторону плюсового конца провода (рис. 3, а).

Рис. 4. Схемы движения электронов в проводе от плюса (+) к минусу (-) и формирования на его концах южного (S) и северного (N) магнитных полюсов и магнитного поля вокруг провода:

а) электроны ориентированы вверх;

b) электроны ориентированы вниз

На рис. 4, b) электроны движутся вниз и формируют вокруг провода магнитное поле (рис. 4, b), направление которого противоположно направлению магнитного поля вокруг провода, когда электроны движутся вверх (рис. 4, а)

Это означает, что плюсовой конец провода эквивалентен южному магнитному полюсу (S), а минусовой - северному (N) (рис. 4) .

Из этого эксперимента следует, что магнитное поле вокруг провода при такой его ориентации закручено против хода часовой стрелки и имеет магнитный момент .

Неопровержимость этого факта подтверждена ещё в 1984 году другим элементарным экспериментом, поставленным инженером А.К Сухвал.

Он взял подковообразный магнит из электромагнитного материала с напряжённостью магнитного поля порядка 500 Э и присоединил к его полюсам щупы чувствительного микроамперметра, который начал показывать ток порядка 0,10-0,20 .

Рис. 4. Эксперимент инженера А.К. Сухвал

При этом плюсовой щуп микроамперметра подсоединялся к южному полюсу S магнита, а минусовой - к северному N.

Это убедительное доказательство движения электронов по проводам микроамперметра от плюса к минусу, а точнее от южного магнитного полюса к северному.

Особо отметим, что эту информацию мы получили 15.06.09, то есть значительно позже того, как описали процесс движения электронов от плюса к минусу и многократно опубликовали его.

Итак, результаты эксперимента, представленные на рис. 3 и в табл. 1, показывают, что направление магнитного поля, формирующегося вокруг провода, совпадает с направлением вращения свободных электронов в нём (рис. 3, 4), поэтому направление тока совпадает с направлением движения электронов .

Таким образом, направления силовых линий магнитного поля, образующегося вокруг провода с током, соответствуют такой ориентации свободных электронов в нём, при которой они движутся от плюса к минусу, ориентируясь так, что южные полюса магнитных полей электронов оказываются направленными к плюсовому концу провода, а северные - к минусовому (рис. 3, 4).

Этот простой пример ярко демонстрирует, что если источником питания является аккумулятор или батарея, то электроны движутся по проводам от плюсовой клеммы аккумулятора или батареи (рис. 3, 4) к минусовой.

Такая картина полностью согласуется со структурой электронов (рис. 4) и однозначно доказывает, что свободные электроны провода с постоянным напряжением повёрнуты южными магнитными полюсами к положительному концу провода, а северными - к отрицательному. В этом случае не требуется присутствие в проводах свободных протонов для формирования положительного потенциала, так как свободные электроны провода формируют на его концах не разноимённые электрические заряды, а разноимённые магнитные полюса.

Из новых представлений о поведении электронов в проводе следует необходимость заменить представления о плюсовом и минусовом концах проводов сети с постоянным напряжением на концы с северным и южным магнитными полюсами.

Однако, процесс реализации этой необходимости будет длительный. Но он, как мы увидим дальше, неизбежен, так как углубление представлений о реальных электродинамических процессах невозможно без новых условностей в обозначении концов электрических проводов.

Таким образом, экспериментальная информация, которую мы привели, позволяет сформулировать первые предположения (постулаты) о структуре электрона и его движении по проводам.

Для этого обратим внимание на то, что экспериментальный провод сориентирован с юга (S) на север (N) и южный конец этого провода подключён к плюсовой (+) клемме генератора (G) постоянного тока (возможно подключение и к плюсовой клемме выпрямителя).

Итак, формулируем постулаты. Первый - электроны, движутся по проводу от плюса (+) к минусу (-).

Второй - электроны имеют вращающуюся электромагнитную структуру.

Третий - электроны вращаются против часовой стрелки и имеют собственные магнитные моменты .

Четвёртый - магнитные поля движущихся и вращающихся электронов формируют суммарное магнитное поле, которое выходит за пределы провода. Направление вектора магнитного момента вокруг провода совпадает с направлениями векторов магнитных моментов электронов (рис. 4).