Изучая диск Фарадея и т.н. "парадокс Фарадея", провел несколько простых опытов и сделал несколько интересных выводов. В первую очередь о том, на что следует обращать больше всего внимания для того, чтобы лучше понять процессы происходящие в этой (и подобных) униполярной машине.
Понимание принципа работы диска Фарадея помогает понять также то, как работают вообще все трансформаторы, катушки, генераторы, электродвигатели (в т.ч. униполярный генератор и униполярный двигатель) и т.п.
В заметке рисунки и подробное видео с разными опытами, иллюстрирующими все выводы без формул и подсчетов, "на пальцах".
Все нижеизложенное - попытка осмысления без претензий на академическую достоверность.
Главный вывод который я для себя сделал: первое, на что стоит всегда обращать внимание в подобных системах - это геометрия магнитного поля, направление и конфигурация силовых линий.
Только геометрия силовых линий магнитного поля, их направление и конфигурация могут внести определенную ясность в понимание процессов, происходящих в униполярном генераторе или униполярном двигателе, диске Фарадея, а также любом трансформаторе, катушке, электродвигателе, генераторе и т.п.
Я для себя распределил степень важности так - 10% физики, 90% геометрии (магнитного поля) для понимания происходящего в этих системах.
Более подробно все описано в видео (см. ниже).
Надо понимать что диск Фарадея и внешняя цепь со скользящими контактами так или иначе образуют хорошо известную со школьных времен рамку - ее образует участок диска от его центра к месту соединения со скользящим контактом у его края, а также вся внешняя цепь (подходящие к контактам проводники).
Сила Ампера - частный случай силы Лоренца (см. Википедию).
Ниже на двух картинках показана сила Лоренца действующая на положительные заряды во всей цепи ("рамке") в поле магнита типа "бублик" для случая когда внешняя цепь жестко соединена с медным диском (т.е. когда скользящие контакты отсутствуют, и внешняя цепь напрямую припаяна к диску).
1 рис. - для случая когда вся цепь вращается внешним механическим усилием ("генератор"). 2 рис. - для случая, когда через цепь подается постоянный ток от внешнего источника ("двигатель").
Нажмите на один из рисунков, чтобы увеличить.
Далее чуть подробнее о том как здесь из "генератора" получается полноценный униполярный генератор (без кавычек).
Сила Лоренца проявляется (генерируется ток) только в участках цепи, ДВИГАЮЩИХСЯ в магнитном поле
Итак, поскольку сила Лоренца, действующая на заряженные частицы диска Фарадея или униполярного генератора, будет действовать противоположно на разных участках цепи и диска, то для получения тока из этой машины следует приводить в движение (вращать) только те участки цепи (по возможности), направление силы Лоренца в которых будет совпадать. Остальные участки должны быть либо неподвижны, либо исключены из цепи, либо вращаться в противоположную сторону.
Вращение магнита не изменяет однородность магнитного поля вокруг оси вращения (см. последний раздел), поэтому стоит магнит или вращается - не играет роли (хотя идеальных магнитов не бывает, и неоднородность поля вокруг оси намагниченности, вызванная недостаточным качеством магнита, тоже оказывает некоторое влияние на результат).
Здесь важную роль играет то, какая часть всей цепи (включая подводящие провода и контакты) вращается, а какая неподвижна (т.к. только в движущейся части возникает сила Лоренца). А главное - в какой части магнитного поля находится вращающаяся часть, и из какого участка диска производится съем тока.
Например, если диск будет выступать далеко за пределы магнита, то в выступающей за край магнита части диска можно снять ток направления противоположного току который можно снять в части диска расположенной непосредственно над магнитом.
Все вышесказанное о генераторе справедливо и для режима "двигатель".
Подавать ток надо по возможности в те части диска, в которых сила Лоренца будет направлена в одну сторону. Именно эти участки надо освободить, предоставив возможность им свободно вращаться и "разорвать" цепь в соответствующих местах, поставив скользящие контакты (см. рисунки далее).
Остальные участки надо по возможности либо исключить, либо минимизировать их влияние.
Время разных этапов этого видео:
3 мин 34 сек - первые опыты
7 мин 08 сек - на что обращать главное внимание и продолжение опытов
16 мин 43 сек - ключевое объяснение
22 мин 53 сек - ГЛАВНЫЙ ОПЫТ
28 мин 51 сек - 2 часть, интересные наблюдения и еще опыты
37 мин 17 сек - ошибочный вывод одного из опытов
41 мин 01 сек - о парадоксе Фарадея
Мы с товарищем-электронщиком долго обсуждали эту тему и он высказал мысль построенную вокруг слова "отталкивается". Мысль, с которой я согласен - если что-то начинает движение, то оно от чего-то должно отталкиваться. Если что-то движется, то оно движется относительно чего-то.
Упрощенно говоря, можно сказать, что часть проводника (внешняя цепь или диск) отталкивается от магнита! Соответственно на магнит (через поле) действуют силы отталкивания. Иначе вся картина рушится и теряет логику. Про вращение магнита - см. раздел ниже.
На рисунках (можно кликнуть для увеличения) - варианты для режима "двигатель". Для режима "генератор" работают те же принципы.
Здесь действие-противодействие происходит между двумя главными "участниками":
Соответственно, когда диск вращается, а магнит неподвижен, то действие-противодействие происходит между магнитом и частью диска.
А когда магнит вращается вместе с диском, то действие-противодействие происходит между магнитом и внешней частью цепи (зафиксированными подводящими проводниками). Дело в том, что вращение магнита относительно внешнего участка цепи - это тоже самое, что вращение внешнего участка цепи относительно неподвижного магнита (но в противоположную сторону). В этом случае медный диск в процессе "отталкивания" почти не участвует.
Выходит так, что в отличие от заряженных частиц проводника (которые могут двигаться внутри него), магнитное поле жестко связано с магнитом. В т.ч. вдоль окружности вокруг оси намагниченности. И еще один вывод: сила притягивающая два постоянных магнита - не какая-то загадочная сила перпендикулярная силе Лоренца, а это сила Лоренца и есть. Все дело во "вращении" электронов и той самой "геометрии". Но это уже другая история...
В конце видео есть забавный опыт, и вывод о том, почему часть электрической цепи можно заставить вращаться, а заставить вращаться магнит "бублик" вокруг оси намагниченности - не получается (при неподвижной электрической цепи постоянного тока).
Проводник можно разорвать в местах противоположного направления силы Лоренца, а магнит разорвать нельзя
Дело в том что магнит и весь проводник (внешняя цепь и сам диск) образуют связанную пару - две взаимодействующие системы, каждая из которых замкнута внутри себя. В случае с проводником - замкнута электрическая цепь, в случае с магнитом - "замкнуты" силовые линии магнитного поля.
При этом, в электрической цепи проводник можно физически разорвать, не нарушая самой цепи (поставив диск и скользящие контакты), в тех местах, где сила Лоренца "разворачивается" в обратном направлении, "отпустив" разные участки электрической цепи двигаться (вращаться) каждый в свою, противоположную друг другу сторону, а разорвать "цепь" силовых линий магнитного поля или магнита, так чтобы разные участки магнитного поля "не мешали" друг другу - видимо невозможно (?). Никаких подобий "скользящих контактов" для магнитного поля или магнита кажется еще не придумали.
Поэтому и возникает проблема с вращением магнита - его магнитное поле представляет собой цельную систему, которая всегда замкнута в себе и неразрывна в теле магнита. В ней противоположные силы на участках, где магнитное поле разнонаправленно, взаимно компенсируются, оставляя магнит неподвижным.
При этом, работа силы Лоренца, Ампера в неподвижно зафиксированном проводнике в поле магнита, уходит видимо не только на нагрев проводника, но и на искажение силовых линий магнитного поля магнита.
КСТАТИ! Интересно было бы провести опыт, в котором через неподвижный проводник, находящийся в поле магнита, пропустить огромный ток, и посмотреть - как будет реагировать магнит. Нагреется ли магнит, размагнитится ли, или может быть он просто разломается на куски (и тогда интересно - в каких местах?).
Все вышеизложенное - попытка осмысления без претензий на академическую достоверность.
Что осталось не до конца ясным и требует проверки:
1. Можно ли все-таки заставить вращаться магнит отдельно от диска?
Если дать возможность и диску, и магниту, свободно вращаться независимо друг от друга, и подать ток на диск через скользящие контакты, то будут ли и диск, и магнит вращаться? И если да, то в какую сторону будет вращаться магнит? Для эксперимента нужен большой неодимовый магнит - его у меня пока нет. С обычным магнитом не хватает силы магнитного поля.
2. Вращение разных частей диска в разные стороны
Если сделать свободно вращающимися независимо друг от друга и от неподвижного магнита - центральную часть диска (над "дыркой бублика" магнита), среднюю часть диска, а так же часть диска выступающую за край магнита, и подать ток через скользящие контакты (в т.ч. скользящие контакты между этими вращающимися частями диска) - будут ли центральная и крайняя часть диска вращаться в одну сторону, а средняя - в противоположную?
3. Сила Лоренца внутри магнита
Действует ли сила Лоренца на частицы внутри магнита, магнитное поле которого искажается внешними силами?
dummyluck.com
1 Апрель 2008, 15:02 | Эксперимент | 28 коментариев »
Правильное название этого электродвигателя: униполярный двигатель Фарадея.
Главной его частью является проводящий (или покрытый токопроводящим слоем)цилиндрический магнит (в приведённых видеофрагментах используются неодимовые магниты).
Ученики вполне могут дать объяснение его работы. На свободные заряды, движущиеся радиально от оси магнита к его ободу или наоборот, в магнитном поле магнита действует сила Лоренца, направление которой находится по правилу левой руки. Эта сила и создаёт вращающий момент.
Более интересным является рассмотрение униполярного индуктора Фарадея.Ленцем был сформулирован принцип обратимости электрических машин: принципиальное устройство преобразователя электрической энергии в механическую (электродвигатель) и механической энергии в электрическую (генератор) одинаково. Электродвигатель может играть роль генератора и наоборот, электродинамическая головка может использоваться в качестве микрофона и наоборот.Если вращать магнит вокруг своей оси, то на свободные заряды, движущиеся вместе с ним, будет действовать сила Лоренца, возникнет разделение зарядов, а значит, разность потенциалов между осью магнита и его ободом, т. е. ЭДС индукции. Явление униполярной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. Такая система будет теперь называться не униполярным двигателем, а униполярным индуктором (генератором, динамо) Фарадея (сам Фарадей ссылался на работы Араго, опубликованные в «Philosophical Transaction», 1825 г.). Если к оси и ободу вращающегося магнита присоединить скользящие контакты, соединённные проводником, то по цепи потечёт ток, который можно обнаружить с помощью гальванометра.Важно отметить, что в данном случае возникновение ЭДС индукции не связано с изменением магнитного потока, а объясняется только силой Лоренца.Магнит можно оставить неподвижным, а вращать проводящий диск. Возникнет разность потенциалов между центром диска и его краем. Если соединить эти точки проводником, то по нему потечёт ток.
Интересно отметить: имеет значение – вращать диск относительно неподвижного магнита или вращать магнит относительно неподвижного диска. Во втором случае ЭДС не возникает, хотя, казалось бы, движение относительно, и разницы не должно быть. Но во втором случае нет движения свободных зарядов в магнитном поле (диск неподвижен относительно магнитного поля магнита), и нет изменения магнитного потока через любой мысленно выделенный контур внутри диска (при вращении центрально-симметричного магнита вокруг оси, поле не меняется, вектор В остаётся неизменным в каждой точке).
А теперь вспомним, что наша планета Земля является вращающимся магнитом, а значит, представляет собой униполярный индуктор. Свободные электрические заряды её проводящих сред (ионосферы, морей, недр) подвержены действию силы Лоренца. Возникает глобальное перераспределение зарядов, генерируется ЭДС униполярной индукции. Ясно, что это должно влиять на природные процессы на Земле: на климат, электрические явления в атмосфере. Но в настоящее время эти сложные взаимосвязи не являются хорошо изученными.
В Большом энциклопедическом словаре написано: «В технике униполярные машины используются редко, т.к. они являются токовыми машинами, т.е. дают большой ток (до 100 кА), но маленькое напряжение (1-10 В). Они применяются в электрохимии, при электросварке, в ускорителях заряженных частиц, для питания электромагнитов, в установках электроискровой обработки металлов, как источник питания жидкометаллических насосов постоянного тока и др.» [Униполярная индукция // Большой энциклопедический словарь. Физика. Научное издательство «Большая Российская энциклопедия». Москва, 1998].В промышленных униполярных генераторах используют не постоянные магниты, а тороидальные катушки возбуждения. В экспериментальных установках получают ток до миллионов ампер.Особый класс униполярных генераторов составляют ударные униполярные генераторы, которые при торможении дают очень большие и короткие импульсы тока. Например, от такого генератора питается ТОКАМАК в Канберрском университете в Австралии. Такие мощные импульсы тока хороши для питания перспективных электромагнитных орудий сверхвысокой кинетической энергии. Эти разработки уже ведутся в оборонной промышленности. Например: США отказались от пороха в орудиях.
fiziks.org.ua
Зубчатое колесо (на самом деле в зубьях нет необходимости) на проводящей скобе; подковообразный магнит, создающий осевое поле; ванночка со ртутью. Батарея постоянного тока подключается к металлической скобе, через которую электрический ток подаётся к оси колеса и к ванночке со ртутью, в которую опущена внешняя сторона колеса Барлоу.
Ток протекает по радиусу, взаимодействует с перепендикулярным ему магнитным полем постояннго магнита, в результате чего возникает сила (момент силы) направленная перпендикулярно радиусу колеса, по касательной, которая начинает вращать колесо. Это простейший электрический мотор.
Если начать непрерывно крутить колесо с помощью внешнего источника механической энергии а внешнюю цепь замкнуть, то в ней потечёт электрический ток. Чем большую мощность потребляет внешняя цепь, тем сложнее будет вращать колесо. Это простейший генератор.
В чём же заключается парадокс Фарадея?
Если взять круглый постоянный магнит и проводящий диск, собрать простой диск Фарадея и включить его в качестве генератора (крутить внешней силой), возникают интересные возможности:
1. Зафиксируем диск постоянного манита и будем вращать диск Фарадея (ротор генератора) - во внешней цепи начнёт протекать магнитное поле.2. Зафиксируем диск и начнём вращать магнит: во внешней цепи не возникает никакого тока, хотя ситуация на вид симметрична - есть относительное движение магнита и диска.3. Самый интересный вариант: соединим магнит и диск и начнём их вращать вместе - во внешней цепи снова начнёт протекать ток, мы снова создали униполярный генератор.
В чём парадокс? Во-первых закон магнитной индукции утверждает, что E = - dФ/dt. То есть генерируемое напряжение есть изменение магнитного потока по времени взятое с обратным знаком. Но во всех трёх случаях формально магнитный поток одинаков и не изменяется, поэтому и производная по времени должна быть равна нулю. Но если подумать о магнитном поле, как о линиях магнитного поля (как их всегда рисуют на разных картинках), то в принципе чем быстрее любой из радиусов диска пересекает эти линии, тем больше будет генерируемое напряжение. То есть чем быстрее вращается диск относительно неподвижного магнитного поля, тем больше должно генерироваться электричества. НО, тогда в случае два возникает вопрос о том, почему силовые линии магнитного поля вращающегося магнита не вызывают магнитной индукции, а в случае три - вызывают, хотя во втором случае магнит вращается, а в третьем не вращается.
Тут сразу же возникает вопрос о том, что силовые линии постоянного магнита НЕ ВРАЩАЮТСЯ вместе с вращающимся магнитом. И опыты типа 2 и 3 красноречиво на это намекают. Потому что если бы силовые линии магнита вращались вместе с магнитом, то тока не было бы в случае 3, а в случае два он бы имел место. Как я понимаю, до сих порямых доказательств или опровержений этого факта нет. Такие курские магнитные аномалии даёт наука в своих законах :)
arky-titan.livejournal.com
Униполярный генератор — разновидность электрической машины постоянного тока. Содержит проводящий диск, постоянное магнитное поле, параллельное оси вращения диска, 1 токосъёмник на оси диска и 2-й токосъёмник у края диска.
Диск Фарадея, первый униполярный генератор
На электроны, находящиеся в диске, действует Сила Лоренца, являющаяся векторным произведением напряжённости магнитного поля и скорости перемещения электрона вместе с проводником в результате вращения диска. Сила эта направлена вдоль радиуса диска. В результате при вращении диска возникает ЭДС между его центром и краем.
В отличие от других электрических машин, такой генератор имеет:
Сочетание этих свойств обусловило очень узкие сферы применения этого типа генераторов.
В 1831 году Майкл Фарадей, открыв закон электромагнитной индукции, помимо прочих экспериментов, построил наглядное устройство преобразования механической энергии в электрическую — диск Фарадея. Это было чрезвычайно неэффективное устройство, однако оно имело значительную ценность для дальнейшего развития науки.
Закон электромагнитной индукции, сформулированный Фарадеем, рассматривал проводящий контур, пересекающий линии магнитного поля. Однако в случае диска Фарадея магнитное поле было направлено вдоль оси вращения, контур относительно поля не перемещался. Наибольшее удивление же вызвал тот факт, что вращение магнита вместе с диском также приводило к появлению ЭДС в неподвижной внешней цепи. Так появился парадокс Фарадея, разрешённый только через несколько лет после его смерти с открытием электрона — носителя электрического заряда, движение которого обуславливает электрический ток в металлах.
Наглядно видимая парадоксальность униполярной индукции выражается следующей таблицей, в которой описаны различные комбинации из вращения и неподвижности частей установки, и восклицательным знаком отмечен результат, интуитивно не объяснимый - возникновение тока в неподвижной внешней цепи при одновременном вращении диска и закреплённого вместе с ним магнита.
| неподвижен | неподвижен | неподвижен | отсутствует |
| неподвижен | вращается | неподвижен | Есть |
| неподвижен | неподвижен | вращается | Есть |
| неподвижен | вращается | вращается | не определено |
| вращается | неподвижен | неподвижен | отсутствует |
| вращается | вращается | неподвижен | Есть (!) |
| вращается | неподвижен | вращается | Есть |
| вращается | вращается | вращается | не определено |
Последовательное же объяснение явления униполярной индукции даётся теорией относительности.
Основная статья: :en:List_of_homopolar_generator_patents
Наиболее существенной сферой современного применения представления об униполярном генераторе является астрофизика. В ряде звёздных систем в космосе наблюдаются природные магнитные поля и проводящие диски из плазмы, поведение которых как бы повторяет опыты Фарадея и Теслы.
Данный тип электрических машин неоднократно использовался для построения вечного двигателя, источника даровой энергии и тому подобных мистификаций.
Наиболее известна история так называемой "N-машины" Брюса де Пальма (2 октября 1935 – октябрь 1997), который декларировал, что в его конструкции произведённая диском Фарадея энергия будет в пять раз больше, чем затраченная на его вращение. Однако в 1997 году, уже после смерти Брюса де Пальма, построенный экземпляр его машины был официально испытан с отрицательным результатом. Произведённая энергия рассеивалась в виде тепла, и величина её не превышала затраченной.
Основой для таких спекуляций служит неверное понимание известного «парадокса Фарадея» и представление о том, что разрешение этого «парадокса» кроется в каких-то особых полях и свойствах пространства (например, «торсионных»).
Также встречаются конструкции «униполярных генераторов» и двигателей, авторы которых рекламируют колоссальный выигрыш по сравнению с традиционными электрическими машинами.
Также муссируется неверно применённый к данному классу устройств термин «униполярный» (homopolar). На самом деле эти устройства следовало бы правильнее называть «устройствами однородного магнитного поля, постоянного тока и некоммутируемого соединения ротора», так как в прочих электрических машинах используется и/или неоднородное магнитное поле и/или переменный ток и/или коммутация частей обмотки ротора.
Дополнительные сложности при объяснении работы униполярных электрических машин вызывает представление о движении носителей заряда, электронов, в частности термин «скорость». Во-первых, сразу возникает вопрос о том, скорость относительно чего мы рассматриваем в данном случае. Во-вторых, ознакомление невнимательного энтузиаста со специальной теорией относительности может привести его к запутывающему жонглированию понятиями «наблюдатель», «скорость» и тому подобными.
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Дальневосточный государственный университет путей сообщения
Кафедра
«Электротехники, электроники и электромеханики»
Реферат
На тему:
«Электрогенераторы»
Хабаровск 2009
1. Открытие электромагнитной индукции
В 1820 году было открыто взаимодействие между электрическим током, протекающим в проводнике, и магнитной стрелкой. Это явление было правильно объяснено и обобщено французским физиком Ампером, который установил, что магнитные свойства любого тела являются следствием того, что внутри него протекают замкнутые электрические токи. (Или, говоря современным языком, любой электрический ток создает вокруг проводника магнитное поле). Таким образом, любые магнитные взаимодействия можно рассматривать как следствия электрических. Однако если электрический ток вызывает магнитные явления, естественно было предположить, что и магнитные явления могут вызвать появление электрического тока. Долгое время физики в разных странах пытались обнаружить эту зависимость, но терпели неудачу. В самом деле, если, к примеру, рядом с проводником или катушкой лежит постоянный магнит, никакого тока в проводнике не возникает. Но если мы начнем перемещать этот магнит: приближать или удалять его от катушки, вводить и вынимать магнит из нее, то электрический ток в проводнике появляется, и его можно наблюдать в течение всего того периода, во время которого магнит движется. То есть электрический ток может возникать только в переменном магнитном поле. Впервые эту важную закономерность установил в 1831 году английский физик Майкл Фарадей.
Проведя серию опытов, Фарадей открыл, что электрический ток возникает (индуцируется) во всех тех случаях, когда происходит движение проводников относительно друг друга или относительно магнитов. Если вводить магнит в катушку или что то же самое, перемещать катушку относительно неподвижного магнита, в ней индуцируется ток. Если подвигать одну катушку к другой, через которую проходит электрический ток, в ней также появляется ток. Того же эффекта можно добиться при замыкании и размыкании цепи, поскольку в момент включения и выключения ток нарастает и убывает в катушке постепенно и создает вокруг нее переменное магнитное поле. Поэтому если поблизости от такой катушки находится другая, не включенная в цепь, в ней возникает электрический ток.
Открытие Фарадея имело огромные последствия для техники и всей человеческой истории, так как теперь стало ясно, каким образом механическую энергию превращать в электрическую, а электрическую – обратно в механическую. Первое из этих преобразований легло в основу работы электрогенератора, а второе – электродвигателя. Впрочем, сам факт открытия еще не означал, что все технические задачи на этом пути разрешены: около сорока лет ушло на создание работоспособного генератора и еще двадцать лет на изобретение удовлетворительной модели промышленного электродвигателя. Но главное: принцип действия этих важнейших элементов современной цивилизации сделался очевиден именно благодаря открытию явления электромагнитной индукции.
2. Первые примитивные электрогенераторы
2.1 Генератор Фарадея
Первый примитивный электрогенератор создал сам Фарадей. Для этого он поместил медный диск между полюсами N и S постоянного магнита. При вращении диска в магнитном поле в нем наводились электрические токи. Если на периферии диска и в его центральной части помещали токоприемники в виде скользящих контактов, то между ними появлялась разность потенциалов, как на гальванической батарее. Замыкая цепь, можно было наблюдать на гальванометре непрерывное прохождение тока.
2.2 Машина Пиксии
Установка Фарадея годилась только для демонстраций, но вслед за ней появились первые магнитоэлектрические машины (так стали называть электрогенераторы, в которых использовались постоянные магниты), рассчитанные на создание работающих токов. Самой ранней из них была магнитоэлектрическая машина Пиксии, сконструированная в 1832 году.
Принцип ее действия был очень прост: мимо неподвижных, снабженных сердечниками катушек двигались посредством кривошипа и зубчатой передачи лежащие против их полюсы подковообразного магнита, вследствие чего в катушках индуцировались токи. Недостатком машины Пиксии было то, что в ней приходилось вращать тяжелые постоянные магниты. В последующем изобретатели обычно заставляли вращаться катушки, оставляя магниты неподвижными. Правда, при этом приходилось решать другую задачу: каким образом отвести во внешнюю цепь ток с вращающихся катушек? Это затруднение, однако, было легко преодолимо. Прежде всего, катушки соединяли между собой последовательно одними концами их проводки. Тогда другие концы могли служить полюсами генератора. Их соединяли с внешней цепью при помощи скользящих контактов.
Он устроен следующим образом: на оси машины крепились два изолированных металлических кольца, каждое из которых было соединено с одним из полюсов генератора. По окружности этих колец вращались две плоские металлические пружины, на которые была заключена внешняя цепь. При таком приспособлении уже не было никаких затруднений от вращения оси машины – ток переходил из оси в пружину в месте их соприкосновения.
Еще одно неудобство заключалось в самом характере тока электрогенератора. Направление тока в катушках зависит от того, приближаются они к полюсу магнита или удаляются от него. Из этого следует, что ток, возникающий во вращающемся проводнике, будет не постоянным, а переменным. По мере приближения катушки к одному из полюсов магнита сила тока будет нарастать от нуля до какого-то максимального значения, а затем – по мере удаления – вновь уменьшаться до нуля. При дальнейшем движении ток изменит свое направление на противоположное и опять будет нарастать до какого-то максимального значения, а потом убывать до нуля. Во время следующих оборотов этот процесс будет повторяться. Итак, в отличие от электрической батареи, электрогенератор создает переменный ток.
2.3 Генераторы «Альянс»
Электрогенератор прерывистого тока вполне мог заменить неудобную во многих отношениях гальваническую батарею, и потому вызвал большой интерес у тогдашних физиков и предпринимателей. В 1856 году французская фирма «Альянс» даже наладила серийный выпуск больших динамо-машин, приводившихся в действие от парового двигателя. В этих генераторах чугунная станина несла на себе неподвижно укрепленные в несколько рядов подковообразные постоянные магниты, расположенные равномерно по окружности и радиально по отношению к валу. В промежутках между рядами магнитов на валу были установлены несущие колеса с большим числом катушек. Также на валу был укреплен коллектор с 16-ю металлическими пластинами, изолированными друг от друга и от вала машины. Ток, наводимый в катушках при вращении вала, снимался с коллектора при помощи роликов. Одна такая машина требовала для своего привода паровой двигатель мощностью 6–10 л.с. Большим недостатком генераторов «Альянс» было то, что в них использовались постоянные магниты. Так как магнитное действие стальных магнитов сравнительно невелико, то для получения сильных токов нужно было брать большие магниты и в большом числе. Под действием вибрации сила этих магнитов быстро ослабевала. Вследствие всех этих причин КПД машины всегда оставался очень низким. Но даже с такими недостатками генераторы «Альянса» получили значительное распространение и господствовали на рынке в течение десяти лет, пока из не вытеснили более совершенные машины.
2.4 Якорь Сименса
Прежде всего, немецкий изобретатель Сименс усовершенствовал движущиеся катушки и их железные сердечники. (Эти катушки с железом внутри получили название «якоря» или «арматуры»). Якорь Сименса в форме «двойного Т» состоял из железного цилиндра, в котором были прорезаны с противоположных сторон два продольных желоба. В желобах помещалась изолированная проволока, которая накладывалась по направлению оси цилиндра. Такой якорь вращался между полюсами магнита, которые тесно его обхватывали. По сравнению с другими, новый якорь представлял большие удобства. Прежде всего, очевидно, что катушка в виде цилиндра, вращающегося вокруг своей оси, в механическом отношении выгоднее катушки, насаженной на вал и вращавшейся вместе с ним. По отношению к магнитным действиям якорь Сименса имел ту выгоду, что давал возможность очень просто увеличить число действующих магнитов (для этого достаточно было удлинить якорь и прибавить несколько новых магнитов). Машина с таким якорем давала гораздо более равномерный ток, так как цилиндр был плотно окружен полюсами магнитов. Но эти достоинства не компенсировали главного недостатка всех магнитоэлектрических машин – магнитное поле по-прежнему создавалось в генераторе с помощью постоянных магнитов.
3. Электромагниты. Принцип самовозбуждения
Перед многими изобретателями в середине XIX века вставал вопрос: нельзя ли заменить неудобные металлические магниты электрическими? Проблема заключалась в том, что электромагниты сами потребляли электрическую энергию, и для их возбуждения требовалась отдельная батарея или, по крайней мере, отдельная магнитоэлектрическая машина. Первое время казалось, что без них невозможно обойтись. В 1866 году Вильде создал удачную модель генератора, в котором металлические магниты были заменены электромагнитами, и их возбуждение вызывала магнитоэлектрическая машина с постоянными магнитами, соединенная с тем же паровым двигателем, который приводил в движение большую машину. Отсюда оставался только один шаг к собственно динамо-машине, которая возбуждает электромагниты своим собственным током.
mirznanii.com
Жившая весьма скромно семья не могла дать сыну высшее образование. Тем не менее, с 14 лет до 21 года Фарадей самостоятельно освоил различные научные дисциплины, занимаясь чтением всей специальной литературы, к которой он имел доступ, будучи учеником переплетчика в Лондоне. В 22 года Фарадей посетил цикл публичных лекций известного химика Гемфри Дэви, став впоследствии его ассистентом в Королевском институте. Эта работа позволила молодому Фарадею посетить множество европейских стран, познакомиться с другими выдающимися учеными, а также принять участие в экспериментах, проводимых коллегами Дэви в Королевском институте.
Фарадей внес фундаментальный вклад в исследование электричества: именно он обнаружил возникновение электрического тока при движении магнитного потока.
Фарадей заложил основы теории электромагнетизма, которую впоследствии развил Максвелл (об этом ученом вы узнаете в следующей статье раздела «Ученые, изменившие мир») и которая породила электроэнергетику. Преподаватель Кафедры дидактики экспериментальных наук (Севильский университет, Испания) Фернандо Риверо Гаррайо рассказывает: «Не имея знаний об электромагнетизме и его практическом применении, мы до сих пор пользовались бы свечами и керосиновыми лампами, фабрики получали бы энергию из водяных или ветряных мельниц, и практически ни одна из современных отраслей промышленности —электрохимия, автомобилестроение, электроника и др.— сегодня бы не существовала».
Существование в науке таких понятий, как электрод, катод и ион во многом обязано Фарадею.
В знак признания заслуг ученого его именем первоначально назвали единицу измерения электрического заряда — фарадей, а также единицу измерения электрической емкости — фарад.
Фарадей вел дневник, в котором систематически и подробно записывал все свои идеи, наблюдения, теоретические выкладки и результаты работы в лаборатории, — дневник является отражением упорядоченной структуры мышления выдающегося ученого.
В 1826 году Фарадей организовал цикл научно-популярных лекций в Королевском институте, проходивших в пятницу вечером. Эти лекции проходят и сегодня.
В 1825 году был назначен директором лаборатории в Королевском институте, а в 1833 году сменил своего учителя, Гамфри Дэви, на должности преподавателя химии в том же учебном заведении.
Наряду с чтением научной литературы Фарадей читал книги, пробуждающие воображение, такие как «Тысяча и одна ночь», а также труды, развивающее мышление, такие как «Совершенствование разума», Исаака Уоттса.
По данным Википедии, в 1848 году королева Виктория предоставила ученому в пожизненное пользование дом, входящий в дворцовый комплекс Хэмптон-Корт, где Фарадей и умер девять лет спустя.
UPM (Мадридский политехнический университет).Электронный научный журнал Revista digital de Ciencias IES BizmelianaВикипедияБолее подробная информация:Мигель Санчес Руис, Фарадей (Факультет прикладной физики III. Мадридский университет Комплутенсе). На исп. языке.
www.inmesolgenerator.ru
Ниже приводится статья Павла Зныкина об униполярном моторе, работа которого активно обсуждается в Интернет. Статья приведена с любезного разрешения автора без комментариев и дополнений. Кроме одного небольшого: по моему мнению это и есть причина вращения торнадо- колоссальной природной электрической машины!
Размещаю такой материал с удовольствием, потому что есть все-таки некоторая связь таких материалов со страничками, которые давно уже лежат на этом сайте(кнопка Эл. двигатель).
Видеоматериалы работы Homopolar motor находятся здесь:
http://www.youtube.com/results?search_query=homopolar+motor&search=Search
Качайте в меру возможностей своих каналов - не пожалеете!
Униполярный шуруп.
Зныкин П.А.
Рукопись, 07.07.2007 г.
Всё началось с диковинной статьи на сайте Publishe – познавательный журнал, по адресу http://www.publishe.ru/index.php
на странице:
http://www.publishe.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=1353Научный взгляд:
Самый простой электрический мотор своими руками.
Шуруп с магнитом подвешен на положительном электроде батарейке. Шуруп намагничивается и прилипает к батарейке острием, один конец провода соединяется с минусом батарейки, второй конец приближаем к головке шурупа с магнитом.
Как только контакт касается магнита, шуруп начинает быстро вращаться.
Автор даёт какое-то неуклюжее объяснение:
«Как это работает? Из школьного курса физики вы должны помнить, что на проводник с током в магнитном поле действует сила, которая приводит его во вращение. Ротором здесь является шуруп, через него мы пропускаем ток, а магнитное поле обеспечивает магнит. Все просто. Учитывая малую силу трения (шуруп касается батарейки в одной точке), ротор-шуруп может раскручиваться до 10 тыс. оборотов в минуту».
Первоисточник на сайте: http://www.evilmadscientist.com/article.php/HomopolarMotor
Из школьного курса физики известно правило левой руки о том, как действует сила на проводник с током, находящимся в магнитном поле.
Если линии магнитной индукции В входят в ладонь, а электрический ток I в проводнике протекает перпендикулярно по направлению четырёх пальцев, то возникает сила, выталкивающая проводник из поля в направлении большого пальца.
Если рассмотреть маленький участок у основания, где ток перпендикулярен магнитной индукции В
, здесь правило левой руки соблюдается , НО проводник с током и источник магнитного поля связаны между собой и проводнику просто некуда двигаться. Шуруп должен был бы проворачиваться в магнитном поле свободно, но он это поле несёт на себе…При детальном рассмотрении магнит на шурупе представляет собой давно известный двигатель Фарадея. Он не противоречит никаким классическим понятиям. Ток в магнитном поле ведёт себя согласно правилу левой руки. Вот с этой точки зрения и рассмотрим этот шуруп.
Магнит на шурупе должен иметь полюса на верхней и нижней плоскостях - северный с низу, южный сверху, или наоборот, т.е. иметь аксиальное магнитное поле.
(Есть и другие типы магнитов. Это кольцо, у которого полюса находятся внутри, намагниченные радиально и т.д. Это не пойдёт).
И так, ток течёт от края шурупа к центру, туда направлены четыре пальца левой руки. Магнитные силовые линии входят в ладонь, а большой палец как раз указывает направление силы и вращения или в одну сторону или в другую. Никаких проблем. Всё должно работать.
Только связан проводник с магнитом, как не крути. Это барон Мюнхаузен - мог своей крепкой рукой вытащить себя из болота.
Мне как-то не приходилось видеть, чтобы двигатель у которого ротор и статор соединены при включении, пошёл кувырком по полу. Так не бывает. Шуруп мог бы крутится, если бы он свободно висел в магнитном поле и магнит был отделён от него.
И почему, наконец, всё это приписано самому Фарадею? Много в Интернете картинок, изображающих этот пресловутый двигатель Фарадея.
Магнит на оси со щёткой. И по утверждению многих авторов это должно крутиться и демонстрировать БЕЗОПОРНОЕ движение. Достаточно иметь в кармане магнит и батарейку для полёта в любую точку Земли и мирового пространства.
Фарадей… Он писал об этом или нет? Нужна книжка старая, хорошо бы XIX века.
По адресу http://earthenergy.narod.ru/library.html есть интересная библиотечка, кроме других интересных вещей там выложены 3 странички из очень старой ещё до военной книги А.А. Эйхенвальда: Униполярная машина Фарадея. А.А. Эйхенвальд "Электричество" (686 Кб). Целиком замечательную книгу Эйхенвальда можно найти по адресу http://retrolib.narod.ru/book_e.html Только это то 20 Мб.
Эйхенвальд А.А. "Электричество", издание 5-ое. Москва-Ленинград, Государственное издательство, 1928 год.
Книга написана хорошо и будет полезна всем, кто интересуется историей науки и техники, стоит взглянуть на то, что в 1928 годе уже было много из того, чем мы пользуемся сегодня.
Что же повествует нам Эйхенвальд?
Писал Фарадей о таком моторе на заре электричества! И картиночку Эйхенвальд приводит. НО...
НО! На этой картиночке проволочные усики от магнита помещены в кольцевой желобок со ртутью! А это, извините другой эффект, жидкая ртуть образует реактивную тягу и толкает погружённые в неё проволочные усики, а за них магнит.
О том говорит и Г.В. Николаев в книге "Не противоречивая электродинамика"
http://physicsbooks.narod.ru/Physik/34_52.djvu
Выдержка об экспериментах Николаева, там приведены его опыты, на которые я ссылаюсь.
В опыте 47 "При наличии радиального тока в жидком проводнике (электролит, ртуть) в магнитном поле цилиндрического магнита жидкость приходит во вращение". Мною это проверено. И никаких чудес в этом нет!
Правда Эйхенвальд в своей книге повествует и о конструкции Фарадея, где усики вращаются вместе со ртутью в одну сторону, а магнит в другую.
В этом тоже нет ничего удивительного. Вокруг центра масс кошка с помощью вращения хвоста разворачивает своё тело и падает на лапки. А вот создать тягу за счёт работы внутренних сил и погнаться за птичкой она не может.
Кошки давно бы летали, если бы существовало безопорное движение!
Описанный у Николаева опыт 18 идёт в электролите, катамаран плавает в ванночке с рассолом и очень быстро, но это тоже не безопорное движение. Просто реактивная струя ионов в рассоле.
А описанный под № 38 Униполярный двигатель Фарадея, практически схематично повторяющий наш шуруп, без ртути и рассола работать не хочет.
Попробуем подать на магнит пресловутого шурупа напряжение через электролит.
Чего и следовало ожидать, - реактивная струя раскручивает шуруп. Вариант опыта 18. И никаких больших токов. Предупреждаю, и в таком варианте опыт не всегда идёт. Важна концентрация электролита и величина тока.
Если это заработало в рассоле, то не сомневаюсь, что ЭТО будет работать в газовом разряде - раскрутят ионы, и в вакууме - электроны растолкают, подобно крылышку Лебедева.
А разговоры о вращении "на сухую"? Красочные фотографии, или при каких-то не выполненных условиях может быть и вращение "на сухую"?…
А может быть у авторов на проводе вода, или магнит мокрый, тогда в той капле и возникает реактивная струя… Нет. Ни мокрый магнит, ни губка в электролите на проводе не дают никакого эффекта.
Что будет, если электролит сделать частью ротора.
Чтобы максимум облегчить конструкцию, вместо шурупа беру гвоздик, далее лёгкая пластиковая крышечка, которую снизу удерживает магнит. В пластиковую крышечку наливаю электролит. Второй провод источника питания опускаю в электролит. Идёт реакция, как в опыте Николаева за № 47, но в отличии от Николаева эта конструкция висит на гвоздике и электроде.
Видно, как закручивается поток жидкости вокруг магнита. Медленно, затем всё быстрее и быстрее конструкция начинает раскручиваться.
Что и требовалось доказать. Кошка закрутила хвостом и начала вращаться в другую сторону. Всё это легко описать сложением моментов инерции.
Не щётка, а носители зарядов, стремятся вращаться в направлении, обратном направлению вращения ротора.
1. Можно предположить, что в случае сухого вращения есть носители, выполняющие роль ионов жидкости. Это не обязательно должны быть электроны, это могут быть ионы примеси в металле…
Из истории радио известно, давным-давно, когда не было полупроводниковых диодов, радиолюбители делали детекторы из окисленной меди и сернистого свинца. Работали такие детекторы чрезвычайно плохо – требовалось долго- долго тыкать электродом в кристалл PbS, чтобы найти рабочую точку.
А что если попробовать поискать рабочие точки на магните? Сажусь, набираюсь терпения, и начинаю тыкать проводком в магнит. Напряжение выставляю минимальным, чтобы проводок не приваривался к магниту. (Я мог менять напряжение от разных источников питания от 1 до 50 вольт)
Такая игра мне изрядно надоела, и вдруг магнит резко дёрнулся закрутился... Да, закрутился, но я не успел коснуться его проводком, контакт пропал.
Этого уже достаточно, теперь меня нужно убеждать, что это не крутится. Получаю вращение не раз и не два. Первый толчок идёт резко, контакт пропадает, но магнит делает десяток оборотов по инерции.
Не является ли причиной вращения толчок, вызванный искрой? Несколько раз мне удаётся удержать провод первые 2-3 оборота. Нет, это не искра.
Сама конструкция ведёт себя довольно странно – она легко раскачивается, мягкий медный проводок, как бы пружинит. В момент контакта возникает магнитное поле, отталкивающее конструкцию, но оно направлено радиально, а не как хотелось бы, по касательной. Кроме сил, создаваемых электромагнитным взаимодействием, нельзя не учитывать вес шурупа и то, что он, как маятник, раскачивается на точке полвеса.
2.Сложение двух векторов (или более?) сил иногда может дать желанную касательную составляющую и кроме того механический резонанс раскачиваний шурупа и вызванные раскачиванием рывки тока.
Если вращение вызвано реактивным действием носителей, почему носители не всегда закручиваются в магнитном поле?
Не всё ясно и с протекающим током. Контактная площадка на острие шурупа очень мала и имеет большое сопротивление, что ограничивает ток. Вторым ограничивающим фактором является внутреннее сопротивление батареи. В результате измерения показывают, что ток меняется от миллиампер до 10 ампер, это тоже может вызвать раскачку и дать радиальную составляющую. Проводились попытки изменять длину оси подвеса (шурупа) и ограничивать ток дополнительным сопротивлением.
При длине оси подвеса 40 мм и диаметре 2 мм не раз отмечено, что магнит двигается скачками, как мячик, отталкиваясь от бокового подводящего проводника, но по кругу.
Это тоже указывает на присутствие нескольких сил в точке касания. Рассматривая униполярный двигатель Фарадея Николаев говорит наличии продольной и поперечной сил.
Думаю, ответы на все эти вопросы знает Геннадий Васильевич Николаев, который проводимые нами сегодня эксперименты с магнитиками начал лет 30 назад.
Полностью его книгу можно найти например здесь:
http://prs-rover.narod.ru/biblitek/book7.html
Эксперименты с шурупом не дают устойчивых результатов. Тех не многих, кто это видел, не убедить в том, что эффекта нет. Использовать этот эффект для нужд техники в таком виде невозможно. Это не может быть даже детской игрушкой. Так, курьёз.
Исследовать? Повторяемость результатов, это главный научный принцип для любых исследований. Пока её не будет, бессмысленно говорит о исследовании эффекта, потому это и вышвырнуто в Интернет – поиграйте ребята в магнитики.
Геннадий Васильевич Николаев на форумах не выступает, в эти игрушки он отыграл, наверняка 20 лет назад. До Николаева не достучаться. Ни один из его майлов не работает. Он, похоже, уже даже объявленные в Интернете книги уже не продаёт. Николаев работает, его фирма работает, а рупор ему не нужен…
Если всё это работает, то в наш век базара стоит ли доказывать кому угодно свою правоту? Нужно просто зарабатывать на этом, что он, как я понимаю и делает.
Мне очень интересно, на каком уровне сегодня находится сам Николаев, если на форумах обсуждают АЗЫ его грамматики…
Не надо громких слов: «Энергия космоса…», «Вечный двигатель…», всё гораздо проще. Пока течёт река, гидроэлектростанция на ней - вечный двигатель. Нужно увидеть, где находятся перепады.
Стоит воздержаться, как от насмешливого тона, так и от излишнего восторга. Этот эффект есть, но нестабильность сводит его к уровню веришь – не веришь. Надо смотреть на вещи шире и может быть получить из этого толк.
Униполярный двигатель Фарадея, в изображаемом многими варианте на оси и с контактом от щётки, у меня не дал никаких результатов, даже толчков. С одной стороны оно и понятно, если у Фарадея была в контактной зоне ртуть.
Хотелось бы, что бы те, кто действительно получил вращение шурупа, более внимательно рассмотрели свои результаты - описали особенности применяемых магнитов: толщину, диаметр и покрытие, длину шурупа (К стати в качестве подвеса быть и гвоздь, так что разговоры о числе витков нарезки – прикольные рыбацкие истории).
На сервере "Energy.org.ru" http://energy.org.ru/ есть статья из журнала "Изобретатель и рационализатор", № 2, 1962 г. "Туман над магнитным полем" об исследованиях униполярных эффектов Александром Леонтьевичем Родиным.
http://energy.org.ru/modules.php?name=Sections&op=viewarticle&artid=32
Им ещё в те давние годы обнаружен эффект вращения ротора, соединённого со статором (магнитом). Родин приводит такое объяснение:
"Что же касается движения ротора без статора, то единственное здесь объяснение - работа сил Лоренца, действующих на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле. Электроны под их влиянием приобретают тангенциальное направление движения и увлекают за собой диск вместе с магнитами. Кстати, реактивного момента на магнитах не возникает: я устанавливал магнит между дисками, подводил к нему ток - не шевельнулся".
С униполярным шурупом всё идёт прекрасно, если удачно попал на подключение, то магнит устойчиво раскручивается.
Этот эффект с недоумением получили многие. Архив видеоролика, который мне прислали, под названием "Униполярный шуруп" и второй архив "Батарейка" можно найти на yourtube.com.
Максимальное впечатление производит катящаяся батарейка. Почти диск Сёрла, но увы, это можно объяснить и без всякого эфира. Носители зарядов, ионы внутри батарейки вращаются в направлении, обратном направлению качения батарейки. А вот маленький шуруп вращается явно под действием внутренних сил.Вот в чём парадокс, меня удивляет сам факт, что это вращается. Если не уходить куда-то в горы научной фантастики, то можно ещё попытаться объяснить происходящее иначе.
Именно так, с большим начальным рывком идет старт и у меня. Потом, если цепь сама не разорвётся, то контактный провод прилипнет (Или притянется магнитной силой?). Далее мягкий провод как бы пружинит. Дальше идёт вращение по инерции и новая подпитка даёт следующий толчок, сложение нескольких сил и их резонанс
(типа, качелей).Но можно, с горем пополам поверить, что есть выброс электронов, который совпадает с раскачкой и включением – выключением, но отталкивание от вакуума или эфира не представляется реальным.
Безопорное движение это не толчок от фольги, это толчок от эфира (другое имя вакуум). Изъяны эксперимента, заставляют сомневаться в толчке от эфира. Это не верное объяснение. В том, что само явление есть, у меня нет сомнения, сам наигрался, правда на больших токах.
Пока рано кидать в небо чепчик и вопить: "Это безопорное движение! Это доказывает существование эфира", повременим.
Занудно скажем: "В этом что-то есть…"
Похоже, действительно нужно рассматривать действие сил Лоренца на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле, а не как это принято - на проводник. Движение проводника это макроскопическое проявление процессов, происходящих на микро уровне.
Такой взгляд не является чем-то новым или революционным. Действие сил Лоренца на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле, наблюдается в эффекте Холла.
Исторически известен факт, когда Оливер Лодж проделывая опыты с течением электричества в металлическом листе, был близок к открытию эффекта Холла, но прочитав в одной из работ Максвелла: "Следует помнить, что механическая сила, действующая на проводник, несущий ток через магнитные силовые линии, действует не на электрический ток, а на проводник, который его переносит" - забросил опыты.
Эффект Холла происходит только в весомых телах, но не в свободном эфире. Иногда направлен в одну сторону, иногда в другую, в зависимости от природы вещества. Это даёт основание сомневаться в том, что эти явления носят вторичный характер, отражающий природу эфира.
Даже после проведения опытов Холла, явно показывающих, что силы Лоренца действуют на носители, а не на проводник почти до самого ХХ века идёт разговор о двух видах электричества «смоляном»(-) и «стеклянном»(+). Учёные упорно ищут два вида электронов, «смоляные» и «стеклянные».
Сегодня принята планетарная модель атома, положительными носителями считаются ядра, отрицательными электроны, но каково же было Фаралею?
Наиболее убедительное доказательство (-) электронной природы тока в металлах было получено в опытах с инерцией электронов. Идея таких опытов и первые качественные результаты принадлежат русским физикам Л. И. Мандельштаму и Н. Д. Папалекси (1913 г.). В 1916 году американский физик Р. Толмен и шотландский физик Б. Стюарт усовершенствовали методику этих опытов и выполнили количественные измерения, неопровержимо доказавшие, что ток в металлических проводниках обусловлен движением электронов. Опыт Толмена и Стюарта. Катушку с медным проводом раскручивали до высокой скорости и резко тормозили прост. Свободные электроны металла продолжали двигаться по инерции, образуя слабый электрический ток, регистрируемый прибором.
Опыт Толмена и Стюарта, чем то напоминает домашние опыты А.Л. Родина, но проведённые в магнитном поле.
Странное электрическое поведение вращающихся тел отмечено давно.
Эффект Барнетта
обнаруженный в 1909г. заключается в намагничивании тел путем их вращения при отсутствии внешнего магнитного поля. Эффект реализуется в ферромагнетиках. Обратный эффект — поворот свободно подвешенного ферромагнитного образца при его намагничивании во внешнем магнитном поле — открыт в 1915 в опытах А. Эйнштейна и В. де Гааза.В полупроводниках наблюдается положительный эффект Холла. Ещё в 30 годы идёт яростная и непримиримая борьба между двумя академиками В.Ф. Миткевичем и А.Ф. Йоффе.
Миткевич доказывает экспериментально существование двух видов электронов.
Йофе - развивает теорию электронно-дырочной проводимости. Победил Йоффе.
Идеи рождённые наукой переходят в практику. Когда уходят исследователи их дело обрастает легендами. Сегодня уже кажется невероятным, что мог существовать двигатель Фарадея, объединяющий во вращающемся магните ротор и статор. По поводу двигателя Фарадея Тесла сказал:
«Здесь не работают обычные доводы; мы не можем дать даже поверхностное объяснение, как в обычных двигателях, и принцип действия будет ясен нам только тогда, когда мы поймем саму природу задействованных сил, и постигнем тайну невидимого взаимодействия.»
Вот так выглядит двигатель Фарадея
за 5 минут.
Два кусочка фольги удерживают заточенную ось с магнитами на стеклотекстолитовом основании. Питание от батарейки 1,5 в.
Этого достаточно чтобы сказать: «И все-таки она вертится »
Щётку можно сделать тоже из полоски фольги, но при изрядно разряженной батарейке лучше пользоваться кусочком тонкого провода.
Вопрос о том вертится ли униполярный шуруп или нет можно считать закрытым. Его действительно можно заставить работать устойчиво. Он вертится мягко и плавно и набирает большие обороты. Без искры.
Как не странно, не от 30-40 вольтового источника, а именно от 1,5 вольтовой батарейки.
Контакт можно поддерживать устойчивый постоянный, так что мной же сказанные слова о сложении двух или более сил, раскачке и резонансе оказались не актуальны.
В особенности устойчиво всё работает на приведённом на фото макете.
Начальный ток при этом 1,7 Ампера, когда шуруп заторможен. Потом ток падает до 1 Ампера и даже до 600 мА.
При токе 1,7 Ампера напряжение батарейки падает до 0,5 вольта. При токе в 1 Ампер напряжение 1, 15 вольта.
Хорошие пошли батарейки, внутреннее сопротивление 0,4 - 0,3 ома.
Вот в этом и причина того почему всё так неустойчиво работает от источника питания. Внутреннее сопротивление источника питания 2-3 ома, у хорошего мощного 0, 8 – 0,6 ома. Сопротивление униполярного шурупа 0,2-0,3 ома. Если и удаётся получить нужные для старта 1, 2 вольта, то при ЭДС 20-22 вольта, и токе 7-8 Ампер.
Разрыв цепи приводит к появлению в месте разрыва всей ЭДС источника, а при указанном токе это почти сварка.
Вот почему впервые шуруп у меня закрутился с невероятной скоростью в эффектном огненном кольце
При работах с моделями двигателя Фарадея следует учитывать эту специфику.
Источник питания должен иметь внутреннее сопротивление 0,1-0,2 ома, чтобы при малых ЭДС удерживать напряжение 1,5 – 3 вольта при практически короткозамкнутой цепи. Поэтому лучше пользоваться батареями или аккумуляторами. Автомобильный аккумулятор при запуске двигателя с лёгкостью даёт ток 200-300 Ампер. Кроме батарей и аккумуляторов в природе конечно существуют и такие источники работающие от сети, но у них свои особенности. Применить какой попало для этих экспериментов нельзя.
Всё сказанное о источниках питания имеет прямое отношение и к повторению опытов Николаева.
Никогда не следует торопиться говорить : «Я пробовал, ничего из этого не получилось…»
Двигатель Фарадея, прежде всего интересен не мощностью, не КПД, он интересен тем, что он вообще работает. Без коллектора, без разрыва цепи и переключений направления тока и магнитного поля. Он привёл в недоумение самого Николу Тесла: «Нет никакого смещения магнитного действия, никакого изменения вообще, насколько мы знаем, - и все же вращение происходит.»
Этот факт ждёт своего объяснения.
Впервые явления, связанные с униполярной индукцией наблюдал Д.Араго в 1824 г. При вращении медной пластинки под катушкой компаса его стрелка приводилась во вращение.
Объяснять пытались по разному, самое распространённое объяснение приведено в замечательном учебнике Г.Е. Зильбермана «Электричество и магнетизм». Это объяснение через взаимодействие с подводящими проводами. С проводами действительно происходит нечто странное, и потому я провёл несколько удивившие меня измерения. Магнитный поток от проводов всего лишь 0,005 тл, а индукция магнитов 0,3 тл. При коротком замыкании подводящих проводов ток магнитный поток от проводов усиливается и становится равным 0,01 тл, этого достаточно, чтобы провод как и положено притягивался или отталкивался полем магнита.
Странности в поведении проводов в таком сильном магнитном поле такие. Если магнит заторможен и вы касаетесь его проводом –щёткой, то при определенной полярности происходит притяжение его к магниту, что и нормально для провода идущего от точки касания к источнику, но удивительное заключается в том, что притаивается и свободный конец за точкой касания по которому кажется не идут никакие токи… Несколько раз это заставляло меня проверить, а не пользуюсь ли я случайно железным проводом? Провод медный, но свободный его конец после точки касания стремится охватить магнит, то же происходило и с длинной полоской латунной фольги. Так же странно ведёт себя и провод с противоположным течением тока. Отталкивается провод лежащий в противоположную сторону от точки касания. Отталкивание провода приводит к разрыву цепи и естественному прекращению тока. Силы упругости провода вновь возвращают провод в точку контакта и процесс повторяется. Провод вибрирует и звенит на звуковой частоте.
Появляется искра, что не совсем естественно при напряжении 1,5 вольта.
Вибрации, отталкивание и притяжения провода исчезают, стоит лишь ротору начать вращаться.
Таковы факты, их мало для радикальных выводов, но они настойчиво говорят о необходимости присмотреться не к поведению проводников, а к поведению носителей в проводниках. Поведение проводников это только следствие поведения носителей зарядов.
Суммарный электрический заряд остается равным нулю, но его плотность перераспределяется.
Следует отметить, что из попытки объяснения опытов Вильсона с вращающимися диэлектриками родилась теория относительности. Именно оттуда появились преобразования Лоренца. Поэтому разделение зарядов в движущемся магните можно трактовать и как релятивистское преобразование электрического и магнитного дипольных моментов.
Г.В. Николаев даёт своё объяснение введением дополнительных элементов в уравнения Максвелла.
Вращение униполярного двигателя это столь же загадочное явление, как и непонятно в чём распространяется электромагнитная волна.
Каким бы ни было истинное объяснение, оно есть, это явление работает в счётчиках электроэнергии и в каждом механическом спидометре автомобиля. Появление мощных маленьких магнитов и батарей с низким внутренним сопротивлением дало возможность взглянуть на это удивительное явление под другим углом зрения.
Справка:
Зныкин Павел Александрович (1950 г.р.), физик, в 1973-1985 гг. работал в САО АН СССР на крупнейшем в мире (в те годы) телескопе с цельным 6-метровым зеркалом.
С начала марта по конец мая 1972 г. помогал Н.А. Козыреву проводить эксперименты со временем. С 1985 г. старший научный сотрудник БТУ им. Шухова (г. Белгород).
evgars.narod.ru
