Введение в электродинамику и электростатику

Итак, в головы учеников 5-го класса закладывается информация о том, что положительные заряды электричества формируются протонами, а отрицательные - электронами. Причём, и те, и другие одинаково отклоняют лепестки электроскопа, так как заряжают их одноимёнными электрическими зарядами, которые отталкиваются друг от друга.

Следующий эксперимент показывает процесс разрядки заряженного электроскопа на незаряженный (рис. 23).

Рис. 23. Выравнивание электрических потенциалов на двух электроскопах

Опыт проводят следующим образом. С помощью палочки заряжают левый электроскоп до максимального отклонения стрелки, а правый оставляют незаряженным. Затем соединяют шары диполем с неоновой лампой и наблюдают, как показания стрелки левого электроскопа уменьшаются, а правого увеличиваются и одновременно загорается неоновая лампочка. Свечение лампы прекращается, когда показания стрелок обоих электроскопов становятся одинаковыми. Жаль, конечно, что авторы, описавшие этот эксперимент, не сообщают, какой палочкой они заряжали электроскоп. Стеклянной или пластмассовой? Ведь стеклянная палочка заряжает электроскоп положительно, то есть, как считается, избытком протонов, а пластмассовая - отрицательно, то есть избытком электронов. Если знак электрического заряда в этом эксперименте не имеет значения, то возникают серьёзные сомнения в правильности его интерпретации.

Конечно, авторы указанного пособия для учителей, описавшие этот эксперимент, не владели в то время информацией, согласно которой соседство протонов и электронов автоматически заканчивается формированием атомов водорода, которые существуют лишь в плазменном состоянии при температуре более 5000 град. Из этого автоматически следует невозможность присутствия в проводах свободных протонов и электронов одновременно. Ведь все протоны расположены в ядрах атомов и лишь один из них может оказаться свободным. Это протон атома водорода. Происходит это в электролитических растворах. Причём время жизни свободного протона атома водорода в этом случае предельно мало. В твёрдых телах, в том числе и в проводниках электричества, нет, и быть не может свободных протонов, так как они немедленно синтезируют атомы водорода, соединяясь со свободными электронами.

Итак, положительные и отрицательные заряды электричества в явлениях электростатики - глубочайшая многовековая ошибка физиков. Многие из них уже признают, что носителями электричества в проводах являются только электроны. Но боятся найти причины противоречий в электростатике, которые возникают при этом. Решение возникшей задачи облегчает уже известная модель электрона (рис. 1, a). Это полый вращающийся тор, формированием электрического и магнитного полей которого управляют 23 константы. Совокупность имеющейся информации даёт основание представить электрон с совокупностью его магнитных и электрических полей в виде яблока. Оно имеет почти сферическое электрическое поле, а его магнитное поле подобно магнитному полю стержневого магнита, на одном конце которого южный магнитный полюс S, а на другом - северный N (рис. 1, a).

Вполне естественно, что разноимённые магнитные полюса электронов могут сближать их, а одноимённые электрические заряды - ограничивать это сближение. В результате формируются кластеры электронов, на одном конце которых южный S магнитный полюс, а на другом северный N (рис. 24).

Рис. 24. Кластер электронов

Поскольку максимальная напряженность магнитных полей электронов формируется вдоль их осей вращения, то, соединяясь разноимёнными магнитными полюсами, они формируют линейные кластеры.

Конечно, кластеры электронов могут разрываться и вновь формироваться, и искры, возникающие при причёсывании волос, при снятии нейлоновой рубашки или включении кремниевой зажигалки, свидетельствуют об этом.

Таким образом, одни тела могут заряжаться кластерами электронов так, что их южные магнитные поля оказываются на поверхности тела, и мы воспринимает их как положительные заряды электричества. Другие тела заряжаются кластерами электронов таким образом, что на поверхности оказываются их северные магнитные полюса, и мы воспринимаем их как отрицательные электрические заряды. Носитель электрического заряда один - электрон, но у него два магнитных полюса: северный и южный.

Наиболее убедительным экспериментальным фактом, подтверждающим описанное, является формирование так называемых электростатических султанов (рис. 25). Лепестки и положительно и отрицательно заряженных султанов расходятся в стороны под действием электростатических сил электронов и электронных кластеров, располагающихся вдоль лепестков (рис. 25, а). Поскольку присутствие на лепестках свободных протонов полностью исключается, то на их положительно и отрицательно заряженных концах образуются не разноимённые электрические заряды, а разноимённые магнитные полюса электронных кластеров. Они и формируют картины деформации лепестков при сближении султанов (рис. 25, b и с). Это ж ведь легко проверить с помощью магнитов. Надеемся, что наши читатели сделают это и сообщат нам результат.

Рис. 25. Демонстрация электрических султанов

Итак, электронные кластеры закрывают проблемы электростатики, но они открывают новые проблемы и главная из них: почему электронные кластеры формируют на поверхности одних тел северные магнитные полюса, а на поверхности других южные?

Ответ на этот вопрос скрыт очень глубоко, в структурах ядер химических веществ, из которых состоят тела. Там начало формирования магнитных полярностей всех электронов атомов, молекул и их кластеров. Попытаемся прояснить эту ситуацию путём анализа структур ядер кремния - основного химического элемента стекла.

Кремний - четырнадцатый элемент в таблице химических элементов. Его стабильное ядро (таких ядер 92,23%) содержит 14 протонов и 14 нейтронов. Поскольку кремний входит в четвертую группу периодической таблицы химических элементов вместе с углеродом, то ядро атома углерода должно быть в структуре ядра атома кремния. Причем, оно может быть представлено двумя видами: плоским (рис. 26, а) и пространственным (рис. 26, b).

Рис. 26. Структура ядра атома кремния

Если стекло формируют пространственные ядра кремния (рис. 26, b), то электроны, присоединяющиеся к осевым протонам, автоматически получают разную магнитную полярность. Выходя на поверхность тела, они и формируют эту полярность на микроуровне. Вполне естественно, что свободные электроны или электронные кластеры, присоединившиеся к поверхностным электронам стекла, будут иметь одинаковую поверхностную магнитную полярность, которую мы отождествляем с определённым электрическим зарядом.

Другие тела могут иметь на поверхности электроны с другими магнитными полюсами, но это не будет мешать электронным кластерам присоединяться к ним противоположными магнитными полюсами. В результате заряд оказывается один, но с двумя магнитными полюсами, которые ошибочно отождествлялись с положительным зарядом (протоном) и отрицательным (электроном).

Как видим, человечеству потребовалось около 300 лет, чтобы понять истинный физический смысл положительных и отрицательных зарядов электричества, введённых нашими предками.

Физхимия электрической дуги

Следующий важный момент связан с тем, что электрические цепи могут иметь прерыватели, в которых формируется искра (рис. 27, зона D). Рассмотрим процесс формирования электрической дуги в зоне (D) разрыва электрической цепи (рис. 27). Сразу возникает вопрос: какие потенциалы формируются на концах провода в зоне его разрыва (рис. 27, зона D)? Поиск ответа на этот вопрос можно начать с анализа экспериментов, в которых один конец разорванного провода соединён с магнитом или находится в зоне действия постоянного магнита определённой полярности.

Рис. 27. Схема для иллюстрации знаков в зоне (D) разрыва провода

Считается, что первооткрыватель электродуги, вращающейся в магнитном поле - Никола Тесла. Идея вращения дуги в магнитном поле принадлежит и российскому учёному Дудышеву В. Д. Подобные опыты были повторены им совместно с Писковатским А. И. в экспериментальной лаборатории г. Speyer (ФРГ). На рис. 28. показана схема эксперимента, в котором плюс подключён к магниту, а минус - к игольчатому электроду. Эта система помещается в стеклянную ёмкость, из которой откачивается воздух. В результате при изменении напряжения прямолинейность электрической дуги в образовавшемся зазоре изменяется незначительно, а цвет меняется.

Рис. 28. Схема электрической дуги между игольчатым электродом и северным полюсом магнита, помещённых в вакуум, при последовательном увеличении напряжения

Тонкая форма дуги свидетельствует о том, что её формируют линейные кластеры электронов соединенных друг с другом посредством разноименных магнитных полюсов. Как видно, этот процесс сопровождается излучением электронами фотонов, цвет которых зависит от приложенного напряжения. С увеличением напряжения цвет дуги меняется от красного до голубого и это естественно, так как с увеличением напряжения увеличивается энергия связи между электронами в их кластерах за счёт увеличения массы излучаемых фотонов, что и приводит к указанной закономерности изменения цвета дуги.

Однако, если аналогичный эксперимент провести на открытом воздухе (рис. 29), то форма и поведение электрической дуги резко меняются.

Игольчатый электрод подключён к плюсовой клемме выпрямителя (рис. 29), а постоянный магнит - к минусовой. Сразу возникают вопросы: по какой причине линейная дуга (рис. 28), образующаяся в вакууме при взаимодействии с магнитом, превращается в коническую дугу в воздушной среде и почему изменение магнитной полярности (N, S) не меняет форму дуги?

Рис. 29. Фото электрической дуги между игольчатым электродом и плоскостью северного (а) и южного (b) магнитных полюсов постоянного магнита

Причина одна. В вакууме (рис. 28) форму дуги формируют фотоны, излучаемые электронами при формировании ими линейного кластера. В воздушной среде в процесс формирования электрической дуги включаются ионы химических элементов воздуха. Поскольку воздух имеет влажность, то главным из этих ионов является ион гидроксила , состоящий из атома водорода и атома кислорода (рис. 18, а). Эти ионы также могут формировать кластеры совместно с электронами, выходящими из электрода и со свободными электронами, находящимися в воздухе (рис. 18, b).

На рис. 30, а показана схема эксперимента по определению направления движения электронов в электрической цепи с помощью отклонения стрелок компасов. Как видно, стрелки компасов 1 и 2, рассоложенных по обе стороны от разрыва (зона D) электрической цепи, отклоняются в одну (правую сторону).

Рис. 30. а) - схема эксперимента с разрывом электрической цепи; b) схема формирования иона в зоне D (рис. 28) разрыва провода

Важно обратить внимание на то, что провод с разрывом электрической цепи сориентирован с юга на север и компас положен на провод. В этом случае в соответствии с рис. 27 и 30 северные магнитные полюса электронов, в этом участке провода, сориентированы на север, а южные - на юг. Это значит, что на выходе из верхней части разорванного провода (рис. 30, а, зона D) электроны ориентированы южными магнитными полюсами вниз, что соответствует знаку плюс в существующих представлениях, а в нижней части разорванного провода электроны ориентированы к выходу из него северными магнитными полюсами, что соответствует знаку минус в существующих представлениях [1], [2].

На рис. 30, b представлен ион с дополнительным осевым электроном 5, присоединившемся к протону Р атома водорода. Как видно (рис. 30, b), магнитные полюса концевых электронов 4 и 5 ионно-электронного кластера контактируют с противоположными магнитными полюсами электронов в нижней и верхней частях разорванного провода. Благодаря этому электрическая цепь оказывается замкнутой. Конечно, в реальности ионно-электронные кластеры многократно длиннее, но в любом случае на их концах осевые электроны формируют разноимённые магнитные полярности.

Рис. 31. Сектор воздуха, ионизированного электронами в кольцевом магните

Рис. 32. Структура магнитных силовых линий ферритового кольца

Следующая важная особенность иона - удалённость от его осевой линии шести (1', 2', 3', 4', 5', 6') кольцевых электронов атома кислорода (рис. 18, а). Все они создают отрицательный потенциал и если кластеры ионов выстраиваются в ряды между игольчатым электродом и магнитом (рис. 29), то одноимённый электрический потенциал, формируемый кольцевыми электронами (1', 2', 3', 4', 5', 6') атомов кислорода, должен отталкивать их друг от друга по мере удаления от конца провода и ослабления электрической связи с ним. В результате они образуют конус (рис. 29). Он светится потому, что все электроны, входящие в кластеры из ионов , излучают фотоны в момент установления связей между соседними ионами (рис. 18, b).

Есть основания полагать, что образовавшийся таким образом конус из кластеров ионов при встрече с магнитным полюсом магнита, выполняющего роль электрода, будет вращаться (рис. 31).

Чтобы попытаться найти более или менее достоверную интерпретацию процесса формирования и вращения дуги в магнитном поле кольцевого магнита (рис. 31), обратим внимание на направление магнитных силовых линий кольцевого магнита (рис. 32) и электрона (рис. 33). И у электрона, и у магнита они выходят из северного магнитно полюса N и входят в южный S.

Рис. 33. а) - взаимодействие электрона кластера (рис. 18, b) с северным магнитным полюсом N; b) - взаимодействие электрона кластера с южным магнитным полюсом S

Это значит, что силовые линии магнитных полей северного полюса N магнита (рис. 32, а) и концевого осевого электрона кластера в момент контакта с корпусом свечи (рис. 31) будут направлены навстречу друг другу и будут сближаться (рис. 33, а) и вращать кластер в одном направлении (против хода часовой стрелки) (рис. 31, 34, b).

Если магнитную полярность поменять, то магнитные силовые линии концевых электронов ионно-электронных кластеров и магнитов будут направлены в одну сторону (рис. 32, b). В результате направление вращения кластеров изменится на противоположное (рис. 34, c).

Таким образом, если минус подключён к центральному электроду свечи и сверху магнита расположен северный магнитный полюс (рис. 34, a, b) , то дуга между центральным электродом, начинает устойчиво вращаться против хода часовой стрелки (рис. 31 и 34, b). Если же центральный электрод подсоединён к минусу и сверху (рис. 34, а) расположен южный магнитный полюс кольцевого магнита, то дуга начинает устойчиво вращаться по ходу часовой стрелки (рис. 34, c).

Рис. 34. а) - схема эксперимента (М - 3 плоских магнитных кольца, К - автомобильная свеча); b) - минус на центральном электроде свечи, северный полюс сверху; с) - минус на центральном электроде, южный магнитный полюс сверху; d) - плюс на центральном электроде, северный магнитный полюс сверху; e) - плюс на центральном электроде, южный магнитный полюс сверху

Когда центральный электрод свечи подсоединён к плюсу и сверху расположен северный магнитный полюс (рис. 34, а), то у дуги теряется устойчивость и появляются разрывы, вращение по ходу часовой стрелки (рис. 34, d) неустойчивое или совсем отсутствует.

Если центральный электрод соединить с плюсом и южный магнитный полюс кольцевого магнита разместить сверху (рис. 34, а), то дуги начинает вращаться против часовой стрелки при меньшей скорости развёртки (рис. 34, е).

При этом необходимо учитывать, что при смене электрической полярности электроны могут выходить из корпуса (К) свечи (рис. 34, а) и двигаться к её центральному электроду. В результате вращение электрической дуги в кольцевом магните изменится на противоположное.

Итак, электрическая дуга в магнитном поле и в вакууме имеет линейную форму (рис. 28). В воздушной среде и магнитном поле кольцевого магнита электрическая дуга вращается (рис. 29, 31, 34). Описанное поведение электрической дуги обусловлено взаимодействием магнитных силовых линий постоянных магнитов и магнитных силовых линий электронно-ионных кластеров, которые формируясь, излучают фотоны и мы видим их в виде плоской электрической дуги (рис. 31, 34) или в виде дуги объёмной формы (рис. 29).

Появление звука в виде треска при формировании электрической дуги обусловлено излучением фотонов при формировании ионно-электронных кластеров, а также одновременным переходом кольцевых электронов атомов кислорода (рис. 18, 30, b) на нижние энергетические уровни и излучением ими фотонов, размеры которых на 5 порядков (в 100000 раз) больше размеров электронов, которые излучают их. В результате резко повышается давление воздуха в зоне формирования дуги и возникает явление, подобное микровзрыву, звук которого мы и слышим.

А теперь представим молнии и мощные громовые раскаты в грозу. Молнии между облаками и между облаками и землей формируют линейные ионно-электронные кластеры, а раскаты грома - результат повышения давления в зоне молнии фотонами, излучаемыми электронами при формировании ионно-электронных кластеров. Причина мгновенного формирования высокого давления воздуха в зоне молнии - разность между размерами электронов и размерами фотонов, излучаемых электронами. Как мы уже отметили, размеры световых фотонов, излучаемых всеми электронами ионно-электронных кластеров, на 5 порядков больше размеров электронов. В результате рождения я фотонов резко повышается давление в зоне молнии, которое и формирует громовые раскаты. Важную роль в этом процессе играют кольцевые электроны атомов кислорода, так как они все сразу излучают фотоны и переходят на нижние энергетические уровни. Такие же кольцевые электроны - главные источники излучаемых фотонов, формируют взрывы всех взрывчатых веществ, в состав которых входят атомы кислорода, азота и углерода.

Бытующее представление о том, что давление в патроне, в корпусе артиллерийского снаряда или в камере сгорания ракетного двигателя формируется только газами - глубоко ошибочно.

Заключение

электромагнитный поле закон

Конечно новой информации посвящено введению в электродинамику и электростатику слишком много для учебного процесса, так что авторам будущих учебников придётся самим отдавать приоритет тем или иным новым научным результатам по электростатике и электродинамике. Следующие разделы будут посвящены электродинамике информационных процессов, фотоэффекту, эффекту Комптона, электротехнике и др.

Литература

1. Канарёв Ф.М. Монография микромира. http://micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-45-21/663-2012-08-19-17-07-36

2. Канарёв Ф.М. Импульсная энергетика. Том II монографии «Начала физхимии микромира». http://www.micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-45-21/228.

Размещено на Allbest.ru