Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №5 - Федорочев

динамике — поворот ротора относительно статора и наоборот.

Таким образом:

• Данная конструкция генератора, несомненно работает, полувитки, расположенные по окружности, передают ротору крутящий момент и, следовательно, тангенциальную составляющую силы.

• Напряжение, вырабатываемое генератором пропорционально числу полувитков, длине полувитка и скорости изменения магнитной индукции в месте расположения полувитка (dB/dt).

• Проведенные испытания генератора и обращенного генератора (мотора) подтверждают выводы сделанные в предыдущих разделах о необходимости модификации законов Фарадея и Ампера.

• Неравенство моментов ротора и статора не может быть объяснено методическими и инструментальными ошибками эксперимента и этот возможный эффект нуждается в дополнительном исследовании, тем более, что жестко связанная система ротор — статор не поворачивается. Но тут надо отметить неравноправность относительных движений проводника и магнита, отмеченную выше. При этом, в данных экспериментах в первом случае ротор (магнит) поворачивается относительно неподвижного статора и, наоборот, во втором. В разделе

5, на примере униполярного генератора, было показано, что движение магнита относительно неподвижного проводника и движение проводника относительно неподвижного магнита — это не одно и то же, в частности, в первом случае лоренцева ЭДС не наводится. Таким образом, можно ожидать подобных эффектов и в данном случае.

• Наблюдаемое самопроизвольное вращение статора может быть объяснено внешними магнитными полями, в которых статор поворачивается (как рамка с током) при пропускании тока через обмотку. Это внешнее поле, вызванное индустриальными наводками, было обнаружено и составило порядка 3.5 Гс. В то же время, это поле, в связи с его малостью, никак не сказывается на результатах измерений.

10. Силовое взаимодействие источников магнитного поля

Если представить магнит как систему проводников с током, создающих циркуляцию магнитного поля (это, в общем-то, соответствует современным представлениям), то в кольцевом магните существуют две оси циркуляции (Рис. 24), внутренняя и внешняя, создающие взаимно противоположные циркуляции, при этом, границей раздела их магнитных силовых линий является плоскость полюсов.

Рис. 24

Для однородного кольцевого магнита оси циркуляции и полюса являются окружностями (Рис. 24). При этом, оси циркуляции находятся внутри магнита (в данном случае лежат в плоскости, разделяющей магнит пополам), а полюса представляют собой окружности, лежащие сверху и снизу на поверхности магнита. Если диаметр внутреннего отверстия кольцевого магнита уменьшать, то, в пределе, внутренняя ось циркуляции выродится в точку и плоскость полюсов превратиться в линию, совпадающую с осью диска (цилиндра). Можно видеть, что и у плоского магнита, поляризованного по длине или толщине, также существуют две оси циркуляции. Таким образом, у постоянных магнитов разных конфигураций существуют две оси циркуляции, одна из которых вырождается в точку для осесимметричных цилиндрических магнитов, не содержащих внутренних полостей. Формально, ось циркуляции (для кольцевого магнита) можно представить, как кольцевой проводник, в котором постоянно течет ток (см. раздел 7). Для кольцевого ферритового магнита этот «ток» составляет порядка 40 А.

Силовое взаимодействие магнитов и проводников можно представить как притяжение или отталкивание осей циркуляции. При совпадении направления циркуляции оси притягиваются, при противоположных направлениях — отталкиваются.

Также, магнит и проводник притягиваются или отталкиваются как два проводника с током, что и подтверждается экспериментом (Рис. 25). Таким образом, два источника магнитного поля притягиваются, если они создают циркуляции магнитного поля, направленные в одну сторону или отталкиваются при противоположных направлениях циркуляции (Рис. 25).

Рис. 25

Это же относится к притяжению двух постоянных магнитов. На рис. 26 приведен пример притяжения двух постоянных дисковых магнитов.

Рис. 26

У дисковых магнитов существует, также второе положение, при котором оси циркуляции двух взаимодействующих магнитов максимально совмещены — притяжение противоположных полюсов. Нетрудно видеть, что и в этом случае оси циркуляции также максимально совмещены. В случае двух кольцевых магнитов, из которых один (меньший) помещен внутрь отверстия в большем кольцевом магните, меньший магнит притягивается к внутренней поверхности большого кольца в полном соответствии с изложенным принципом (Рис. 27).

Рис. 27

To же относится к магнитам с любой конфигурацией магнитного поля. Одним из примеров является силовое взаимодействие двух проводников с током.

В случае однородного магнитного поля ось циркуляции находятся в бесконечности. Этот случай может быть представлен как наложение двух взаимно противоположных циркуляций с осями расположенными в бесконечности справа и слева от взаимодействующего с этим полем магнита (проводника). Если вектор В направлен вертикально в плоскости рисунка (Рис. 28), то циркуляция, создаваемая левой осью (находящейся в бесконечности) направлена против часовой стрелки, а циркуляция, создаваемая правой осью — по часовой стрелке.

Рис. 28

Тогда на источник, создающий циркуляцию магнитного поля будет действовать сила направленная в сторону оси соответствующей циркуляции. В случае рамки с током, она будет поворачиваться так, что ее плоскость станет перпендикулярна вектору В и растягиваться в этой плоскости. В общепринятом изложении, в данном случае на проводники рамки действует сила Ампера и вектор магнитного момента р принимает положение параллельное вектору В. Но, как можно видеть, и этот случай полностью вписывается в вышеизложенный принцип взаимодействия магнитных полей.

Таким образом, принципы взаимодействия двух источников магнитного поля могут быть сформулированы следующим образом:

• Сила взаимодействия (притяжения или отталкивания) источников магнитного поля, которые создают его циркуляцию, направлена в сторону осей циркуляции и, в случае притяжения, стремится их совместить.

• Это относится к единичному элементу оси циркуляции (в частном случае, к элементу проводника с током). Вектор силы взаимодействия перпендикулярен к элементу оси (проводника). В случае непараллельности плоскостей осей циркуляции возникает крутящий момент, стремящийся совместить оси в одной плоскости. Поворот и перемещение рамки с током в магнитном поле является частным случаем, в котором каждый элемент рамки участвует в этом процессе.

• Таким образом, источники магнитного поля, находящиеся в свободном пространстве, поворачиваются до совмещения осей циркуляции в одной плоскости, в положение, когда циркуляции направлены в одну сторону и, далее, стремятся совместить оси циркуляции.

• Так как постоянные магниты содержат две разнесенные в пространстве оси циркуляции с противоположным направлением циркуляции магнитного поля, то вещество магнитов находится в растянутом напряженном состоянии. Такой магнит имеет (в ближней зоне) два выраженных магнитных момента, направленных в противоположные стороны. В дальней зоне магнитное поле сглаживается, магнитные моменты складываются, и поле кольцевого магнита становится похожим на поле шарового магнита с полюсами на оси.

• Постоянные магниты существенно отличаются от кольцевого проводника с током, у которого есть только одна ось циркуляции. Кольцевой проводник (виток) с током может имитировать только шаровые и цилиндрические магниты, где внутренняя ось циркуляции вырождена в точку.

• Полюса постоянного магнита