Теория магнитно — атомной энергии

Изменение во времени магнитного поля в независимости от того, что является причиной его изменения, создаёт электродвижущую силу в замкнутом проводящем контуре и называется — электромагнитная индукция. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.



Схематическое изображение магнитного поля вокруг постоянного магнита.
Действие на движущиеся электрические заряды в пространстве (на свободно заряженные частицы), независимо от состояния их движения, создаёт магнитное поле в данной точке пространства и называется магнитной индукцией. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (постоянного магнита). Магнитный момент элементарных частиц обусловлен существованием у них собственного механического момента, который имеет квантовую природу и не связан с движением (перемещением или вращением) частицы как целого. Основной количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции. С математической точки зрения, магнитное поле описывается векторным полем (x,y,z) заданным в каждой точке пространства. В физическом смысле, представляет собой искривление пространства-время в каждой касательной точке Риманового многообразия и образует тензорное поле. В случае с постоянным магнитом, свободно заряженным частицам в определённой точке пространства сообщается магнитный момент от испускаемых электронов атомами магнита. В совокупности магнит и свободно заряженные частицы увеличивают плотность энергии и образуют магнитное поле.


Под действием внешнего магнитного поля каждое вещество диамагнетика приобретает магнитную восприимчивость, пропорциональную магнитной индукции и направленную навстречу полю. Магнитная восприимчивость определяется отношением намагниченности единицы объёма вещества к напряжённости намагничивающего магнитного поля: где М — намагниченность вещества под действием магнитного поля; Н — напряженность магнитного поля. По своему смыслу восприимчивость является величиной безразмерной (бесконечной), поскольку свободно заряженные частицы заполняют всё трёхмерное пространство. Диамагнетизм можно рассматривать как следствие индукционных токов, наводимых в заполненных электронных оболочках ионов внешним магнитным полем. В результате воздействия магнитного поля на диамагнетик, происходит деполяризация, то есть смещение зарядов в каждом атоме, направленное навстречу магнитному полю. И поскольку движение зарядов в магнитном поле обусловлено существованием собственного механического момента, в замкнутом проводящем контуре вырабатывается энергия; возникает дипольный момент.

Дипольный моментМагнит через катушку; h0 и h1 - касательные точки магнитного поля, относительно замкнутого контура.

Например: Если взять постоянный магнит и пропустить его через медную катушку, то свободно заряженные частицы магнитного поля поменяют своё направление с плюса (+) на минус (-) и/или наоборот. Магнитное поле не имеет ориентации относительно диамагнетика (*поведение магнита в космосе?) и представляет собой однородное силовое поле в независимости какой стороной магнит подведён к катушке (см. магнитная восприимчивость). Пропуская постоянный магнит через замкнутый контур, происходит деполяризация в одном направлении, в данном случае (см. рис.) — вертикально вниз, а затем происходит мгновенная переориентация (фазовый переход) в исходное состояние. Магнитный момент элементарных частиц обусловлен существованием у них собственного механического момента, поэтому требуется некоторое время на трансформацию потока и распределение энергии, в результате чего магнит замедляется возле поверхности диамагнетика. Однако, если цепь не замкнута, то катушка, как кусок меди (металла) не взаимодействует с магнитным полем, поскольку энергия выделяемая в результате трансформации отводится в сторону, по пути наименьшего сопротивления — на концы медной проволоки. Потенциальная энергия в поле тяготения Земли вблизи поверхности приближённо выражается формулой: mv²/2 = mgh, где m — это масса, в данном случае намагниченного вещества; v — скорость движения магнитного поля. Упрощённая запись имеет вид подкоренного выражения (*e -масса провода) и отражает количество движения (пробег электронов) от верхней касательной h0 магнитного поля и проводящего контура, до нижней касательной h1. Разделив результат на 2 находим дипольный момент (Max. потенциал), то есть то место, где магнитное поле в диамагнетике (в пространстве: См. пример) меняет своё направление и образует точечный заряд (Фазовое пространство; "электрический конденсат"). Потенциальная энергия электрического диполя зависит не только от момента диполя - его величины и направления, но и от места, точки нахождения диполя. Напряжённость электрического поля убывает с расстоянием, то бишь быстрее, чем у точечного заряда.



Схематическое изображение двух постоянных магнитов тороидальной формы и катушка между ними.
Появление электрического тока в результате изменения во времени магнитного поля, при нахождении дипольного момента, позволяет выстраивать стабильную систему монополей, то есть такую систему, в которой дипольный момент может находиться в определённой точке пространства (статичен и неподвижен). С такой системы можно получать энергию на протяжении всей жизни магнита, поскольку работает магнитное поле, а энергия извлекается со свободно заряженных частиц; магнит будет "разряжаться" как в обычных условиях. Например неодимовые магниты теряют 0.1—2% своей намагниченности за 10 лет.


Статическое искривление во времени магнитного поля, проще всего представить как два магнита, подведённые друг к другу одинаковыми полюсами (например + к +). Добавив между ними медную катушку, магнитная восприимчивость будет пропорциональна магнитной индукции и направлена навстречу полю, то есть теоретически должна разделять заряды с противоположным знаком. Процесс аналогичен падению магнита сквозь катушку (см. пример). Электромагнитная индукция не зависит от того, что является причиной изменения магнитного поля и создаёт индукционный ток в замкнутом проводящем контуре. В данной ситуации, каждое тело сохраняет свой заряд (вектор магнитной индукции), а с увеличением расстояния между ними за счёт совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт (принцип статического электричества).


Опубликовано: 05.07.2020 | Нашли ошибку в тексте? CTRL+Enter
| Теги: исследования, физика | Всего комментариев: 2
avatar
0
1 Vitaliy • 13:04, 30.07.2020
Поведение постоянного магнита в космосе свидетельствует о том, что в принципе, космическим станциям не нужны солнечные батареи. Магнит без всякого внешнего воздействия имеет своё количество движения, которое в соответствии с законом электромагнитной индукции, при правильном конструировании соответствующей системы, может вырабатывать индукционный ток и обеспечивать космическую станцию (корабль) электроэнергией не менее 10 лет.
avatar
0
2 Admin • 08:19, 31.07.2022
Альберт Эйнштейн в статье 1905 года, где была обоснована специальная теория относительности, показал, что электрические и магнитные поля являются частью одного и того же явления, рассматриваемого в разных системах отсчёта (См. Движущийся магнит и проблема проводника — мысленный эксперимент). Наблюдаемо только относительное движение; не существует абсолютного стандарта покоя. В результате объединения квантовой механики с классической электродинамикой была создана квантовая электродинамика (КЭД).

См. также:
Физические свойства графита
Катушка индуктивности
Электрический конденсатор

Кот Шрёдингера
avatar