Как определяется магнитное поле. Магнитное поле и его характеристики - лекция

14.10.2019

Давайте вместе разбираться в том, что такое магнитное поле. Ведь многие люди живут в этом поле всю жизнь и даже не задумываются о нем. Пора это исправить!

Магнитное поле

Магнитное поле – особый вид материи. Оно проявляется в действии на движущиеся электрические заряды и тела, которые обладают собственным магнитным моментом (постоянные магниты).

Важно: на неподвижные заряды магнитное поле не действует! Создается магнитное поле также движущимися электрическими зарядами, либо изменяющимся во времени электрическим полем, либо магнитными моментами электронов в атомах. То есть любой провод, по которому течет ток, становится также и магнитом!

Тело, обладающее собственным магнитным полем.

У магнита есть полюса, называемые северным и южным. Обозначения "северный" и "южный" даны лишь для удобства (как "плюс" и "минус" в электричестве).

Магнитное поле изображается посредством силовых магнитных линий . Силовые линии непрерывны и замкнуты, а их направление всегда совпадает с направлением действия сил поля. Если вокруг постоянного магнита рассыпать металлическую стружку, частицы металла покажут наглядную картину силовых линий магнитного поля, выходящих из северного и входящих в южный полюс. Графическая характеристика магнитного поля - силовые линии.

Характеристики магнитного поля

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция , магнитный поток и магнитная проницаемость . Но давайте обо всем по порядку.

Сразу отметим, что все единицы измерения приводятся в системе СИ .

Магнитная индукция B – векторная физическая величина, являющаяся основной силовой характеристикой магнитного поля. Обозначается буквой B . Единица измерения магнитной индукции – Тесла (Тл ).

Магнитная индукция показывает, насколько сильно поле, определяя силу, с которой оно действует на заряд. Данная сила называется силой Лоренца .

Здесь q - заряд, v - его скорость в магнитном поле, B - индукция, F - сила Лоренца, с которой поле действует на заряд.

Ф – физическая величина, равная произведению магнитной индукции на площадь контура и косинус между вектором индукции и нормалью к плоскости контура, через который проходит поток. Магнитный поток - скалярная характеристика магнитного поля.

Можно сказать, что магнитный поток характеризует количество линий магнитной индукции, пронизывающих единицу площади. Магнитный поток измеряется в Веберах (Вб) .

Магнитная проницаемость – коэффициент, определяющий магнитные свойства среды. Одним из параметров, от которых зависит магнитная индукция поля, является магнитная проницаемость.

Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом. Индукция магнитного поля Земли изменяется в зависимости от координат. На экваторе она равна примерно 3,1 на 10 в минус пятой степени Тесла. К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете - Курская и Бразильская магнитные аномалии .

Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли. Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория (геодинамо ) не объясняет того, как поле сохраняется устойчивым.

Земля – огромный магнитный диполь. Магнитные полюса не совпадают с географическими, хотя и находятся в непосредственной близости. Более того, магнитные полюса Земли движутся. Их смещение регистрируется с 1885 года. Например, за последние сто лет магнитный полюс в Южном полушарии сместился почти на 900 километров и сейчас находится в Южном океане. Полюс арктического полушария движется через Северный Ледовитый океан к Восточно-Сибирской магнитной аномалии, скорость его передвижения (по данным 2004 года) составила около 60 километров в год. Сейчас наблюдается ускорение движения полюсов - в среднем скорость растет на 3 километра в год.

Каково значение магнитного поля Земли для нас? В первую очередь магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей и солнечного ветра. Заряженные частицы из далекого космоса не падают прямо на землю, а отклоняются гигантским магнитом и движутся вдоль его силовых линий. Таким образом, все живое оказывается защищенным от пагубной радиации.

За историю Земли происходило несколько инверсий (смен) магнитных полюсов. Инверсия полюсов – это когда они меняются местами. Последний раз это явление произошло около 800 тысяч лет назад, а всего геомагнитных инверсий в истории Земли было более 400. Некоторые ученые полагают, что с учетом наблюдающегося ускорения движения магнитных полюсов следующей инверсии полюсов следует ожидать в ближайшие пару тысяч лет.

К счастью, в нашем веке смены полюсов пока не ожидается. А значит, можно думать о приятном и наслаждаться жизнью в старом добром постоянном поле Земли, рассмотрев основные свойства и характеристики магнитного поля. А чтобы Вы могли это делать, существуют наши авторы, которым можно с уверенностью в успехе поручить часть учебных хлопот! и другие типы работ вы можете заказать по ссылке.

Инструкция

Создание магнитного поля токаВозьмите проводник и подключите его к источнику тока, следя за тем, чтобы проводник не перегрелся. Поднесите к нему тонкую магнитную стрелку, которая может свободно вращаться. Устанавливая ее в разных точках пространства вокруг проводника, убедитесь в том, что она ориентируется по силовым линиям магнитного поля.

Магнитное поле постоянного магнитаВозьмите постоянный магнит и поднесите его к предмету, содержащему большое количество . Сразу появится магнитная сила, притягивающая магнит и железное тело - это главным доказательством магнитного поля. Положите постоянный магнит на лист бумаги и посыпьте вокруг него мелкой железной стружкой. Через некоторое время на листе бумаги появится , иллюстрирующий наличие силовых линий магнитного поля. Их называют линии магнитной индукции.

Создание магнитного поля электромагнитаКатушку с изолированным проводом присоедините к источнику электрического тока через . Для того чтобы избежать перегорания провода, установите реостат на максимальное сопротивление. В катушку поместите магнитопровод. Это может быть кусок мягкого железа или . Если предполагается получить магнитное поле , железный сердечник (магнитопровод) необходимо набирать из пластин, изолированных между собой, чтобы избежать токов Фуко, которые будут препятствовать генерации магнитного поля. Подключив цепь к источнику тока, начинайте медленно двигать ползунок реостата, наблюдая за тем, чтобы обмотка катушки не перегревалась. При этом магнитопровод превратится в мощный магнит, притянуть и удержать массивные железные предметы.

Создание мощных электромагнитов – это сложная техническая задача. В промышленности, как, собственно, и в повседневной жизни магниты большой мощности необходимы. В ряде государств уже даже работают поезда на магнитной подушке. Машины с электромагнитным двигателем скоро массово появятся и у нас под маркой «Ё-мобиль». Но как создаются магниты большой мощности?

Инструкция

В промышленности же повсеместно применяются мощные электромагниты. Их конструкция куда сложнее, чем у постоянных магнитов . Для создания мощного электромагнита необходима катушка, состоящая из обмотки из медного провода, а также железного сердечника. Сила в данном случае зависит только от силы тока, проведённого через катушки, а также количества витков провода на обмотке. Стоит отметить, что при определённой силе тока намагничивание железного сердечника подвергается насыщению. Поэтому самые мощные промышленные магниты изготовляются без него. Вместо этого добавляется ещё некоторое провода. В большинстве же мощных промышленных магнитах с железным число витков провода редко превышает десяти на метр, а используемая сила тока – двух ампер.

Магнитное поле может создаваться движением заряженных частиц, переменным электрическим полем или магнитными моментами частиц (в постоянных магнитах). Магнитное и электрическое поля являются проявлениями одного общего поля – электромагнитного.

Упорядоченное движение заряженных частиц

Упорядоченное движение заряженных частиц в проводниках называется электрическим током. Для его получения нужно создать электрическое поле при помощи источников тока, совершающих работу по разделению зарядов – положительных и отрицательных. Механическая, внутренняя или какая-либо другая энергия в источнике превращается в электрическую.

По каким явлениям можно судить о наличии тока в цепи

Движение заряженных частиц в проводнике невозможно увидеть. Однако судить о наличии тока в цепи можно по косвенным признакам. К таким явлениям относятся, к примеру, тепловое, химическое и магнитное действия тока, причем последнее наблюдается в любых проводниках – твердых, жидких и газообразных.

Как возникает магнитное поле

Вокруг любого проводника с током существует магнитное поле. Оно создается движущимися . Если заряды неподвижны, они продуцируют вокруг себя только электрическое поле, но как только возникает ток, появляется еще и магнитное поле тока.

Какими способами можно обнаружить существование магнитного поля

Существование магнитного поля можно обнаружить разными способами. Например, можно использовать для этой цели маленькие железные опилки. В магнитном поле они намагничиваются и превращаются в магнитные стрелочки (как у компаса). Ось каждой такой стрелочки устанавливается по направлению действия сил магнитного поля.

Сам опыт выглядит так. Насыпьте на картонку тонкий слой железных опилок, пропустите сквозь него прямой проводник и включите ток. Вы увидите, как под действием магнитного поля тока опилки расположатся вокруг проводника по концентрическим окружностям. Эти линии, вдоль которых расположились магнитные стрелки, называются магнитными линиями магнитного поля. «Северный полюс» стрелки в каждой точке поля принято считать направлением .

Что представляют собой магнитные линии магнитного поля, созданного током

Магнитные линии магнитного поля тока – это замкнутые кривые, охватывающие проводник. С их помощью удобно изображать магнитные поля. И, поскольку магнитное поле есть во всех точках пространства вокруг проводника, через любую точку этого пространства можно провести магнитную линию. Направление магнитных линий зависит от направления тока в проводнике.

Экспериментальные исследования показали, что все вещества в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами. Если два витка с токами поместить в какую-либо среду, то сила магнитного взаимодействия между токами изменяется. Этот опыт показывает, что индукция магнитного поля, создаваемого электрическими токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми же токами в вакууме.

Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью :

Магнитные свойства веществ определяются магнитными свойствами атомов или элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов), входящих в состав атомов. В настоящее время установлено, что магнитные свойства протонов и нейтронов почти в 1000 раз слабее магнитных свойств электронов. Поэтому магнитные свойства веществ в основном определяются электронами, входящими в состав атомов.

Одним из важнейших свойств электрона является наличие у него не только электрического, но и собственного магнитного поля. Собственное магнитное поле электрона называют спиновым (spin - вращение). Электрон создает магнитное поле также и за счет орбитального движения вокруг ядра, которое можно уподобить круговому микротоку. Спиновые поля электронов и магнитные поля, обусловленные их орбитальными движениями, и определяют широкий спектр магнитных свойств веществ.

Вещества крайне разнообразны по своим магнитным свойствам. У большинства веществ эти свойства выражены слабо. Слабо-магнитные вещества делятся на две большие группы - парамагнетики и диамагнетики . Они отличаются тем, что при внесении во внешнее магнитное поле парамагнитные образцы намагничиваются так, что их собственное магнитное поле оказывается направленным по внешнему полю, а диамагнитные образцы намагничиваются против внешнего поля. Поэтому у парамагнетиков μ > 1, а у диамагнетиков μ < 1. Отличие μ от единицы у пара- и диамагнетиков чрезвычайно мало. Например, у алюминия, который относится к парамагнетикам, μ - 1 ≈ 2,1·10 -5 , у хлористого железа (FeCl 3) μ - 1 ≈ 2,5·10 -3 . К парамагнетикам относятся также платина, воздух и многие другие вещества. К диамагнетикам относятся медь (μ - 1 ≈ -3·10 -6), вода (μ - 1 ≈ -9·10 -6), висмут (μ - 1 ≈ -1,7·10 -3) и другие вещества. Образцы из пара- и диамагнетика, помещенные в неоднородное магнитное поле между полюсами электромагнита, ведут себя по-разному - парамагнетики втягиваются в область сильного поля, диамагнетики - выталкиваются (рис. 1.19.1).

Пара- и диамагнетизм объясняется поведением электронных орбит во внешнем магнитном поле. У атомов диамагнитных веществ в отсутствие внешнего поля собственные магнитные поля электронов и поля, создаваемые их орбитальным движением, полностью скомпенсированы. Возникновение диамагнетизма связано с действием силы Лоренца на электронные орбиты. Под действием этой силы изменяется характер орбитального движения электронов и нарушается компенсация магнитных полей. Возникающее при этом собственное магнитное поле атома оказывается направленным против направления индукции внешнего поля.

В атомах парамагнитных веществ магнитные поля электронов скомпенсированы не полностью, и атом оказывается подобным маленькому круговому току. В отсутствие внешнего поля эти круговые микротоки ориентированы произвольно, так что суммарная магнитная индукция равна нулю. Внешнее магнитное поле оказывает ориентирующее действие - микротоки стремятся сориентироваться так, чтобы их собственные магнитные поля оказались направленными по направлению индукции внешнего поля. Из-за теплового движения атомов ориентация микротоков никогда не бывает полной. При усилении внешнего поля ориентационный эффект возрастает, так что индукция собственного магнитного поля парамагнитного образца растет прямо пропорционально индукции внешнего магнитного поля. Полная индукция магнитного поля в образце складывается из индукции внешнего магнитного поля и индукции собственного магнитного поля, возникшего в процессе намагничивания. Механизм намагничивания парамагнетиков очень похож на механизм поляризации полярных диэлектриков. Диамагнетизм не имеет аналога среди электрических свойств вещества.

Следует отметить, что диамагнитными свойствами обладают атомы любых веществ. Однако во многих случаях диамагнетизм атомов маскируется более сильным парамагнитным эффектом. Явление диамагнетизма было открыто Майклом Фарадеем в 1845 г.

Вещества, способные сильно намагничиваться в магнитном поле, называются ферромагнетиками . Магнитная проницаемость ферромагнетиков по порядку величины лежит в пределах 10 2 -10 5 . Например, у стали μ ≈ 8000, у сплава железа с никелем магнитная проницаемость достигает значений 250000.

К рассматриваемой группе относятся четыре химических элемента: железо, никель, кобальт, гадолиний. Из них наибольшей магнитной проницаемостью обладает железо. Поэтому вся эта группа получила название ферромагнетиков.

Ферромагнетиками могут быть различные сплавы, содержащие ферромагнитные элементы. Широкое применение в технике получили керамические ферромагнитные материалы - ферриты.

Для каждого ферромагнетика существует определенная температура (так называемая температура или точка Кюри ), выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком. У железа, например, температура Кюри равна 770 °C, у кобальта 1130 °C, у никеля 360 °C.

Ферромагнитные материалы делятся на две большие группы - на магнито-мягкие и магнито-жесткие материалы. Магнито-мягкие ферромагнитные материалы почти полностью размагничиваются, когда внешнее магнитное поле становится равным нулю. К магнито-мягким материалам относится, например, чистое железо, электротехническая сталь и некоторые сплавы. Эти материалы применяются в приборах переменного тока, в которых происходит непрерывное перемагничивание, то есть изменение направления магнитного поля (трансформаторы, электродвигатели и т. п.).

Магнито-жесткие материалы в значительной мере сохраняют свою намагниченность и после удаления их из магнитного поля. Примерами магнито-жестких материалов могут служить углеродистая сталь и ряд специальных сплавов. Магнито-жесткие метериалы используются в основном для изготовления постоянных магнитов .

Магнитная проницаемость μ ферромагнетиков не является постоянной величиной ; она сильно зависит от индукции B 0 внешнего поля. Типичная зависимость μ (B 0) приведена на рис. 1.19.2. В таблицах обычно приводятся значения максимальной магнитной проницаемости.

Непостоянство магнитной проницаемости приводит к сложной нелинейной зависимости индукции B магнитного поля в ферромагнетике от индукции B 0 внешнего магнитного поля. Характерной особенностью процесса намагничивания ферромагнетиков является так называемый гистерезис , то есть зависимость намагничивания от предыстории образца. Кривая намагничивания B (B 0) ферромагнитного образца представляет собой петлю сложной формы, которая называется петлей гистерезиса (рис. 1.19.3).

Из рис. 1.19.3 видно, что при наступает магнитное насыщение - намагниченность образца достигает максимального значения.

Если теперь уменьшать магнитную индукцию B 0 внешнего поля и довести ее вновь до нулевого значения, то ферромагнетик сохранит остаточную намагниченность - поле внутри образца будет равно B r . Остаточная намагниченность образцов позволяет создавать постоянные магниты. Для того, чтобы полностью размагнитить образец, необходимо, изменив знак внешнего поля, довести магнитную индукцию B 0 до значения -B 0c , которое принято называть коэрцитивной силой . Далее процесс перемагничивания может быть продолжен, как это указано стрелками на рис. 1.19.3.

У магнито-мягких материалов значения коэрцитивной силы B 0c невелико - петля гистерезиса таких материалов достаточно узкая. Материалы с большим значением коэрцитивной силы, то есть имеющие широкую петлю гистерезиса, относятся к магнито-жестким.

Природа ферромагнетизма может быть до конца понята только на основе квантовых представлений. Качественно ферромагнетизм объясняется наличием собственных (спиновых) магнитных полей у электронов. В кристаллах ферромагнитных материалов возникают условия, при которых, вследствие сильного взаимодействия спиновых магнитных полей соседних электронов, энергетически выгодной становится их параллельная ориентация. В результате такого взаимодействия внутри кристалла ферромагнетика возникают самопроизвольно намагниченные области размером порядка 10 -2 -10 -4 см. Эти области называются доменами . Каждый домен представляет из себя небольшой постоянный магнит.

В отсутствие внешнего магнитного поля направления векторов индукции магнитных полей в различных доменах ориентированы в большом кристалле хаотически. Такой кристалл в среднем оказывается ненамагниченным. При наложении внешнего магнитного поля происходит смещение границ доменов так, что объем доменов, ориентированных по внешнему полю, увеличивается. С увеличением индукции внешнего поля возрастает магнитная индукция намагниченного вещества. В очень сильном внешнем поле домены, в которых собственное магнитное поле совпадает по направлению с внешним полем, поглощают все остальные домены, и наступает магнитное насыщение. Рис. 1.19.4 может служить качественной иллюстрацией процесса намагничивания ферромагнитного образца.

Рисунок 1.19.4.

Намагничивание ферромагнитного образца. (1) B 0 = 0; (2) B 0 = B 01 ; (3) B 0 = B 02 > B 01

) - материальное, но невещественное тело, объект или даже поле. В самом общем виде представляет собой замкнутые потоки эфира кольцевой (провод с током) или тороидальной (виток с током, катушка) формы. Магнитное поле порождается движущимися зарядами как сумма их кольцевых вращений, распространяющееся в эфире..

В бытовом плане, понятия магнитного и электромагнитного поля не схожи только тем, что электромагнитное имеет искусственный электротехнический способ возникновения. В современной физике, понятие электромагнитного поля является более общим, однако при нету никаких реальных оснований отличать эти понятия друг от друга.

Основные свойства магнитного поля

Магнитное поле имеет эфиродинамическую , вихревую природу.
Магнитное поле катушки является тороидальными или кольцевыми потоками эфира.
Движение эфира замкнуто само на себя, однако распространяется в перпендикулярном направлении со скоростью света.
Отношение перпендикулярных скоростей (скорости эфира в потоке к скорости распространения) даёт значение индукции магнитного поля:

Вихревая модель

Тор как минимальный элемент электромагнитного поля

Электрическое и магнитное поля всегда взаимосвязаны, но не в каждом случае проявляют себя при измерениях приборами, где-то они в сумме дают ноль. Всё обусловлено законами сохранения энергии и движения. Считается, что линии электрического поля имеют начало и конец, а магнитного поля – замкнуты. Однако, если рассматривать поле как поток эфира (поток чего-то, что несёт с собой энергию и не переносит атомов вещества), то в случае электрического поля в начале потока происходило бы самопроизвольное уменьшение количества эфира (энергии), а на его конце – накопление, что пока не наблюдалось на практике. Значит, у электрических линий есть два потока эфира: из начала в конец и от конца – к началу. Удалось найти соответствующую иллюстрацию (рис. 15) такого процесса в газе , аналогичную вихрю в трубе Ранка (два вихря, вложенные один в другой).

Ниже приведены опыты в бассейне: тарелкой, как веслом, зачерпнули воду, от этого образовался вихрьполубублик . В две образовавшиеся на поверхности воды воронки вылили красители: красный и синий. Стало видно, что вихрь не просто крутится, но и одновременно выворачивается наизнанку, как чулок (рис. 16). Любопытен тот факт, что причиной образования вихря стала вязкость воды. Она же послужит причиной его затухания и распада.

Наибольшую устойчивость и длительность жизни будет иметь короткий вихрь, в котором вся энергия сосредоточена в малом объёме. В этом случае меньше энергии будет тратиться на преодоление трения стенок вихря о среду. Самая удачная геометрическая фигура для такого вихря – это тор. Например, сплющим тело смерча до высоты, равной его диаметру (рис. 17) или уменьшим длину вихрей в воде, сжав их по углу от 180 градусов до 5-10 градусов (рис. 18). Вращательное движение в смерче нарисовано предположительно, а для водяных вихрей, благодаря наличию видео, указано реальное направление. (В северном полушарии вращение воздуха в смерчах происходит, как правило, против хода часовой стрелки, в южном – по ходу стрелки, но бывают исключения).

В стабилизировавшемся вихре, особенно на его концах, происходит перераспределение скоростей движения всего потока так, что суммарная кинетическая энергия остаётся постоянной. Назовём скорости как в первоисточнике: тороидальная (поступательная) и кольцевая (вращательная) . Разложение общей скорости потока в тороиде на две взаимно перпендикулярные составляющие показано на рисунке 19. Согласно теории В. А. Ацюковского, «электрический заряд есть циркуляция плотности потока кольцевой скорости эфира по всей поверхности частицы» , а «поскольку ориентация частиц определяется тороидальным движением, то магнитный момент частиц отождествляется с тороидальным движением эфира на её поверхности» . В этом утверждении имеется неточность: переставлены названия полей местами, но идея взаимного превращения электрического и магнитного полей справедлива.

Дело в том, что нас учили так: «магнитное поле взаимодействует только с магнитным полем, а электрическое – с электрическим». Однако, ознакомившись с теорией решения изобретательских задач (ТРИЗ), узнаем, что невозможно придумать что-то принципиально новое, если мыслить привычными категориями, не отказаться от общепринятых мнений и суждений. Психологическая инерция заставляет нас думать шаблонно, и это часто заводит размышления в тупик. Глядя на силовые линии магнита, очень хочется отнести магнитное поле к тороидальному движению эфира. Однако не стоит забывать, что магнит – это система частиц, и его магнитное поле – это проявление взаимодействия многих частиц (рис. 20). Система – это совокупность упорядоченно взаимодействующих элементов, обладающая свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов (пример: система «самолёт» может летать, а каждая её отдельная часть сама по себе летать не может.). Иначе, какой смысл организовывать взаимодействие нескольких предметов с целью получения нового свойства или качества, если оно уже есть у одного из имеющихся предметов? Поэтому неверно приписывать «системное свойство» её отдельным частям. Далее будет показано, почему магнитные линии относятся к кольцевому движению.

Тело постоянного магнита состоит из атомов и элементарных частиц, которые обладают зарядом и магнитным моментом. Значит, искать источник магнитного поля надо в строении электронов и протонов. В модели Ацюковского протон похож на луковицу (рис. 21), т. к. эфирный тороид немного деформируется из-за высокой скорости течения эфира в его центральном отверстии.

Я считаю, что такая модель недостаточно конкретизирована, поскольку не поясняется, почему и сколько витков должно быть по каждому направлению. А это важно для распределения энергий. В предлагаемой альтернативной модели каждый элемент эфира (амер) делает два оборота: один раз по малой окружности тороида, проходя через центральное отверстие, второй раз движется в перпендикулярной плоскости – по большой окружности, вокруг отверстия, затем траектория движения повторяется. Это отвечает принципу наименьшего действия. Такой путь будет кратчайшим, что соответствует минимальной энергии вращающейся частицы. В предлагаемой модели протона (и электрона) нет деформации из-за высокой скорости течения эфира в отверстии, сохраняется симметрия формы и бублик остаётся бубликом, или, скорее, круглой бусинкой (например, шаровая молния – это тор, но сжатый внешним давлением эфира почти до формы шара).

При своём движении амеры должны «заметать» всю поверхность тора. Для этого, как уже говорилось, им необходимо сделать один оборот в плоскости тора и ещё один оборот в перпендикулярной ей плоскости. Выполним моделирование на бумажной ленте (рис. 22). Пусть средняя линия полоски бумаги – это траектория движения амера. Закручиваем один конец ленты на 360 градусов – это будет эквивалентом движения частицы при её прохождении сквозь отверстие (тороидальная составляющая). Соединим концы перекрученной полоски, образовав кольцо (рис. 22, а), – это будет эквивалентно кружению частицы вокруг отверстия (кольцевая составляющая). Вращение идёт попеременно то по большому, то по малому радиусу (рис. 22, в). Взяв множество таких тонких бумажных ленточек и склеив из них более-менее круглый бублик, мы получим модель электромагнитного тора. Частицы эфира будут двигаться в нём, вращаясь и заворачиваясь, не сталкиваясь друг с другом.

Полученную траекторию движения можно представить в виде ниточки, приклеенной вдоль ленты Мёбиуса (рис. 23), которая сделает два витка и не пересечётся сама с собой. При этом, проходя первый виток, она подойдёт к своему началу, но с другой стороны бумаги, а что-бы замкнуться, ей надо сделать ещё один оборот.

Нитка образует спираль с двумя витками одинакового радиуса. Если теперь перенести спираль на тор и изменить радиусы витков (рис. 22, в), то получится модель, напоминающая улитку, строение галактики, спираль Фибоначчи (рис. 24). Стоит упомянуть, что числа Фибо-наччи проявляются в живых формах: расположение листьев и лепестков у растений, семян у подсолнуха, пластинок у сосновых шишек. Гармония тела и лица человека заключается в пропорции золотого сечения.

На основе проведённого моделирования предлагаются улучшенные модели протона и электрона в виде вихревых эфирных тороидов (рис. 25). Магнитное поле у тороида отличается от электрического поля только направлением вектора скорости движения эфира. Математически эти два поля есть проекции общей скорости? закрученного потока на взаимно перпендикулярные направления В (?x ) и Е (?y ). Максвелл отдавал предпочтение трактованию магнитного поля как вращательного движения в связи с тем, что Фарадей обнаружил свойство магнитного поля поворачивать плоскость поляризации света в некоторых кристаллах . Поэтому в описываемой здесь модели кольцевое вращение отождествляется с магнитным полем, а заворачивающееся внутрь, тороидальное, – с электрическим.

Итак, подытожим. Нет большой разницы между магнитным и электрическим полями – и то и другое представляет собой общий поток эфира, который, будучи разложен на поступательную и вращательную составляющие, может рассматриваться как два поля разной «структуры». Понятие «линия поля» используется только для наглядного способа отображения направлений потоков эфира . Никакой внутренней структуры эти воображаемые линии не имеют . Сложив вместе две компоненты поля, мы получим электромагнитный тор – это будет «элементарная частица» электромагнитного поля. Пока не известно, существует ли минимальный размер для такой частицы, но ясно одно – нельзя сделать, чтобы одно поле существовало без другого, можно только скомпенсировать действие одного из полей. Например, на поверхности заряженной проводящей сферы это будет подобие множества фонтанов эфира. Магнитное поле сферы стелется по её поверхности и не обнаруживается компасом. Аналогично с магнитом: эфирные потоки снаружи будут течь в одном направлении, взаимодействуя с магнитной стрелкой, а электрическое поле не будет выходить за пределы магнита.

Магнитное поле проводника с постоянным током

В электротехнике электромагнитные поля создаются электронами. Если рассмотреть отдельную частицу, то околоэлектронный эфир из-за наличия вязкости будет увлекаться в движение вращающейся поверхностью частицы, и около электрона создастся вихревая трубка эфира (условно её можно сравнить с цилиндром). Исследованием силовых трубок эфира занимался Фарадей . В образовавшейся вихревой трубке потоки эфира перемещаются по кольцам в плоскости, перпендикулярной оси трубки (кружатся по кругу), и перемещаются возвратно-поступательно параллельно оси цилиндра. Это можно представить, как две пружинки, вставленные одна в другую, только намотанные в разных направлениях (так расположены швейные нитки в соседних слоях катушки). В направлении, в котором электрон «выдувает» эфир из своего отверстия, длина трубки больше. По

другую сторону от электрона вихрь значительно короче (рис. 26).

Когда электроны равномерно распределены по объёму проводника и хаотично ориенти-рованы, то магнитное поле не будет обнаруживаться. Стрелка компаса слишком велика для таких измерений: магнитные линии множества электронов будут толкать её то вправо, то влево, в сумме давая ноль. Но если в цепи есть электрический ток, вызванный разностью потенциалов на концах проводника, то электроны в проводнике будут развернуты по линиям электрического поля (как баранки на верёвочке, рис. 27). Часть потоков эфира скомпенсируется (красные линии), а часть наоборот – просуммируется в своём воздействии на компас (синие линии). Электроны начнут двигаться к «плюсу» источника питания за счёт того, что они развернулись по электрическому полю (поляризовались), и их вращение теперь направлено преимущественно в одну сторону. «Преимущественно», потому что поляризация не полная – она «сбивается» при столкновении с другими частицами.

Опыт Эрстеда показал, что линии магнитного поля около проводника располагаются перпендикулярно направлению протекания тока. «Косых составляющих» потока эфира от комбинации электрического и магнитного поля около проводника нет.

Магнитное поле протонов и электронов

Пришло время поговорить о том, в какую сторону крутится электрон, а в какую – протон. Как узнать, куда направлен их магнитный момент? На рисунке 28 изображена икс -частица, у которой известно только тороидальное вращение. Как будет показано позже, она выстроится в магнитном поле так, чтобы эфир, выдуваемый ею из отверстия, был антинаправлен потокам внешнего магнитного поля. Это устойчивое положение, обусловленное минимальным давлением на периферии частицы. Зная по опытам, куда отклонится положительно или отрицательно заряженная частица в магнитном поле, мы можем нарисовать направление скорости кольцевого вращения υ к.

Что заставило частицу отклониться от первоначального направления движения? Сила Лоренца, а если рассмотреть поближе, то механизм воздействия описывается силой Магнуса, действующей со стороны газоподобного эфира на вращающуюся частицу. У нас частица влетает в магнитное поле по инерции – важный момент! Если она летит по инерции, то эфир будет тормозить её, оказывать сопротивление. А если разгоняющее поле всё ещё действует, то его поток будет, наоборот, способствовать движению, и сила Лоренца в этом случае окажется направленной в другую сторону. На летящую по инерции частицу среда окажет тормозящее действие в виде набегающего встречного потока, скорость которого обозначена υ cр. Скорости движения среды относительно частицы υ cр и вращения эфира в частице υ к не будут в точности складываться так, как изображено на рисунке 29, но качественно картина будет именно такой. Уменьшение скорости в газе (эфире) эквивалентно повышению давления. Тороид начнёт перемещаться под действием возросшего давления среды в сторону пониженного давления.

Стоит подробнее рассмотреть эффект Магнуса, так как в книге по эфиродинамике в этом месте есть неточность . Цилиндр вращается на месте, сам не движется, а набегающий на него воздух создаёт силу Магнуса (рис. 30). Сверху поток однозначно тормозит вращение цилиндра, в одном из слоёв будет нулевая скорость – там давление максимально. Снизу, в зависимости от отношения скоростей υ потока и υ к, набегающий поток или слабее тормозит вращение цилиндра или даже способствует раскручиванию. Но, в любом случае, в данной ситуации итоговая скорость нижнего потока будет больше и давление там понизится. Эскиз графика давлений около вращающегося цилиндра будет выглядеть так, как показано на рисунке 30. В зависимости от соотношения скоростей вращения цилиндра и скорости потока графики будут немного разные, но знак разницы давлений ΔР сверху и снизу от цилиндра от этого не изменится и сила будет направлена в одну и ту же сторону.

Постоянные магниты

Поле постоянного магнита создаётся потоком электронов, каждый из которых вносит свой маленький вклад в общее поле. Если, образно говоря, потянуть за длинный лепесток траекторию, по которой движутся амеры около электрона, то можно вытянуть её наружу. Тогда получится её сфотографировать – возле магнита будет «цветок», как на рисунке 51 (фотография получена с использованием магнитооптического эффекта Керра ).

Природу постоянных магнитов можно представить через вихрь эфира (силовую трубку электрического поля), который порождает поляризацию электронов, и явление, аналогичное протеканию тока в сверхпроводнике. После снятия с металлической заготовки внешнего магнитного поля поляризованные электроны некоторое время остаются на своих местах. Их электрические потоки объединяются и формируют множество больших вихревых трубок, точно так же, как в электрической цепи. Логично предположить, что электроны перемещаются внутри них в сверхпроводящем режиме, иначе только что изготовленный магнит разогрелся бы от выделения джоулева тепла, которое обычно сопровождает постоянный электрический ток. Вероятно, тот факт, что эфирные трубки замыкаются внутри магнита, позволяет им совместно с электронами сформировать электромагнитное поле, подобное полю атомов. Оно создаёт сопротивление колеблющимся атомам кристаллической решётки и не позволяет им пересекать и разрушать эфиропроводы. Как именно расположены вихревые трубки в магните, сложно сказать наверняка, поскольку это зависит от технологии изготовления. Но, предположительно, они располагаются концентрическими окружностями, повторяя собой воображаемые линии магнитного поля, которые стали причиной появления такого расположения электронов (рис. 52). Силовые трубки, идущие по поверхности магнита (как при протекании постоянного тока по проводнику), скорее всего, отсутствуют. Лишившись подпитки энергией, из многих вихрей вскоре остаются только те, которые нашли себе место между атомами, где сопротивление их эфирным потокам минимально.

Если где-то нарушается симметрия поля магнита, значит какая-то из эфирных трубок замкнулась сама на себя раньше времени. Тогда образуется локальный магнитный полюс и неравномерность поля может быть зафиксирована магнитными датчиками (проще всего – железными опилками). По причине наличия у электронов массы и, следовательно, инерции, не стоит сильно ударять по магниту – это приведёт к смещению электронов, вылету их за пределы эфирных трубок, к частичному размагничиванию (уничтожению эфиропроводов)

и локальному нагреву магнита. То же самое будет происходить с нагревом магнита: при больших тепловых скоростях будет множество соударений электронов с атомами и разрушение эфирных вихрей, которые удерживали и поддерживали потоки электронов. Также возможно пережимание и разрушение вихревых трубок, если два соседних с трубкой атома при колебаниях настолько сблизились, что перекрыли вихрь своими электронными оболочками.

Не исключается наличие спиралевидной траектории движения электронов вместо круговой (рис. 53). Поскольку внешнее поле не может исчезнуть моментально, за время своего уменьшения до нуля оно может нарушить круговую симметрию. Это не нарушит симметрии внешнего поля магнита, потому что у половины электронов первого витка магнитное поле будет иметь наклон в одну сторону (по нисходящей спирали), а у второй половины (по восходящей спирали) наклон будет в противоположную сторону.

Взаимодействие двух магнитов проще рассматривать как притяжение или отталкивание двух кольцевых токов одинаковой или разной направленности. Как именно токи воздействуют друг на друга, определяется силой Ампера. Такой механизм взаимодействия магнитов представляет собой версию, альтернативную предложенной В. А. Ацюковским .