Elektrický proud jako spirálový pohyb éteru

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-07 16:25

Řešení problémů elektrické bezpečnosti na základě pouze elektronických (klasických a kvantových) modelů elektrického proudu se jeví jako nedostatečné, už jen kvůli tak známému faktu z historie rozvoje elektrotechniky, že celý svět elektrotechniky průmysl byl vytvořen mnoho let předtím, než se objevila jakákoli zmínka o elektronech.

Praktická elektrotechnika se v zásadě dodnes nezměnila, ale zůstává na úrovni pokročilého vývoje 19. století.

Je proto zcela zřejmé, že je nutné vrátit se k počátkům rozvoje elektrotechnického průmyslu, aby se zjistila možnost uplatnění v našich podmínkách metodické znalostní báze, která tvořila základ moderní elektrotechniky.

Teoretické základy moderní elektrotechniky rozvinuli Faraday a Maxwell, jejichž práce úzce souvisí s pracemi Ohma, Joule, Kirchhoffa a dalších významných vědců 19. století. Pro celou fyziku té doby byla obecně uznávána existence světového prostředí - éteru vyplňujícího celý světový prostor [3, 6].

Aniž bychom zacházeli do podrobností různých teorií éteru 19. a předchozích století, poznamenáváme, že ostře negativní postoj k naznačenému světovému prostředí v teoretické fyzice vznikl bezprostředně poté, co se na počátku 20. století objevily Einsteinovy práce o tzv. teorie relativity, která hrála fatálnírole ve vývoji vědy [I]:

Einstein ve své práci „Princip relativity a její důsledky“(1910), analyzující výsledky Fizeauova experimentu, dochází k závěru, že částečné strhávání světla pohybující se tekutinou odmítá hypotézu úplného strhávání éteru a dvou možností zůstat:

1. éter je zcela nehybný, tzn. nepodílí se na pohybu hmoty;
2. éter je unášen pohybující se hmotou, ale pohybuje se rychlostí odlišnou od rychlosti hmoty.

Vývoj druhé hypotézy vyžaduje zavedení jakýchkoliv předpokladů týkajících se spojení mezi éterem a pohybující se hmotou. První možnost je velmi jednoduchá a pro její vývoj na základě Maxwellovy teorie není potřeba žádná další hypotéza, která by mohla základy teorie zkomplikovat.

Einstein dále poukazuje na to, že Lorentzova teorie stacionárního éteru nebyla potvrzena výsledky Michelsonova experimentu, a proto je zde rozpor, prohlašuje: „…nemůžete vytvořit uspokojivou teorii, aniž byste opustili existenci nějakého média, které naplňuje všechny prostor."

Z výše uvedeného je zřejmé, že Einstein v zájmu „jednoduchosti“teorie považoval za možné opustit fyzikální vysvětlení skutečnosti rozporu závěrů plynoucích z těchto dvou experimentů. Druhá možnost, kterou poznamenal Einstein, nebyla nikdy vyvinuta žádným ze slavných fyziků, ačkoli právě tato možnost nevyžaduje odmítnutí média - éteru.

Uvažujme, co naznačené Einsteinovo „zjednodušení“dalo elektrotechnice, a zejména teorii elektrického proudu.

Oficiálně se uznává, že klasická elektronická teorie byla jednou z přípravných fází při vytváření teorie relativity. Tato teorie, která se objevila podobně jako Einsteinova teorie na počátku 19. století, studuje pohyb a interakci diskrétních elektrických nábojů.

Je třeba poznamenat, že model elektrického proudu ve formě elektronového plynu, ve kterém jsou ponořeny kladné ionty krystalové mřížky vodiče, je stále hlavní ve výuce základů elektrotechniky jak na škole, tak na univerzitě. programy.

Jak realistické se ukázalo zjednodušení ze zavedení diskrétního elektrického náboje do oběhu (s výhradou odmítnutí světového prostředí - éteru), mohou posoudit učebnice fyzikálních oborů vysokých škol, např. [6]:

" Elektron. Elektron je hmotným nosičem elementárního záporného náboje. Obvykle se předpokládá, že elektron je bodová částice bez struktury, tzn. celý elektrický náboj elektronu je soustředěn v bodě.

Tato myšlenka je vnitřně protichůdná, protože energie elektrického pole vytvořeného bodovým nábojem je nekonečná, a proto inertní hmotnost bodového náboje musí být nekonečná, což je v rozporu s experimentem, protože elektron má konečnou hmotnost.

Tento rozpor však musí být vyrovnán kvůli absenci uspokojivějšího a méně rozporuplného pohledu na strukturu (nebo nedostatek struktury) elektronu. Obtížnost nekonečné vlastní hmoty je úspěšně překonána při výpočtu různých efektů pomocí renormalizace hmoty, jejíž podstata je následující.

Nechť je třeba vypočítat nějaký účinek a výpočet zahrnuje nekonečnou vlastní hmotnost. Hodnota získaná jako výsledek takového výpočtu je nekonečná, a proto postrádá přímý fyzikální význam.

Pro získání fyzikálně přiměřeného výsledku se provede další výpočet, ve kterém jsou přítomny všechny faktory, s výjimkou faktorů uvažovaného jevu. Poslední výpočet také zahrnuje nekonečnou vlastní hmotnost a vede k nekonečnému výsledku.

Odečítání od prvního nekonečného výsledku druhého vede k vzájemnému zrušení nekonečných veličin spojených s vlastní hmotností a zbývající veličina je konečná. Charakterizuje uvažovaný jev.

Tímto způsobem je možné se zbavit nekonečné vlastní hmoty a získat fyzikálně rozumné výsledky, které jsou potvrzeny experimentem. Tato technika se používá například při výpočtu energie elektrického pole.

Jinými slovy, moderní teoretická fyzika navrhuje nepodrobit model samotný kritické analýze, pokud výsledkem jeho výpočtu je hodnota postrádající přímý fyzikální význam, ale po provedení opakovaného výpočtu, po získání nové hodnoty, která je rovněž zbavena přímého fyzikálního významu, vzájemně rušící tyto nepohodlné hodnoty, k získání fyzikálně přiměřených výsledků, které jsou potvrzeny experimentem.

Jak je uvedeno v [6], klasická teorie elektrické vodivosti je velmi jasná a dává správnou závislost proudové hustoty a množství uvolněného tepla na intenzitě pole. Nevede to však ke správným kvantitativním výsledkům. Hlavní rozpory mezi teorií a experimentem jsou následující.

Podle této teorie je hodnota elektrické vodivosti přímo úměrná součinu druhé mocniny náboje elektronu koncentrací elektronů a střední volnou dráhou elektronů mezi srážkami a nepřímo úměrná dvojnásobnému součinu hmotnosti elektronu. svou střední rychlostí. Ale:

1) pro získání správných hodnot elektrické vodivosti tímto způsobem je nutné vzít hodnotu střední volné dráhy mezi srážkami tisíckrát větší, než jsou meziatomové vzdálenosti ve vodiči. Je těžké pochopit možnost tak velkých volných běhů v rámci klasických koncepcí;

2) experiment teplotní závislosti vodivosti vede k nepřímo úměrné závislosti těchto veličin.

Ale podle kinetické teorie plynů by průměrná rychlost elektronu měla být přímo úměrná druhé odmocnině teploty, ale není možné připustit nepřímo úměrnou závislost průměrné střední volné dráhy mezi srážkami na druhé odmocnině. teploty v klasickém obrazu interakce;

3) podle věty o ekvipartici energie ve stupních volnosti lze očekávat od volných elektronů velmi velký příspěvek k tepelné kapacitě vodičů, který není experimentálně pozorován.

Předložená ustanovení oficiální naučné publikace tak již poskytují základ pro kritickou analýzu samotné formulace úvahy o elektrickém proudu jako o pohybu a interakci přesně diskrétních elektrických nábojů za předpokladu opuštění světového prostředí - éteru.

Ale jak již bylo uvedeno, tento model je stále hlavní ve školních a univerzitních vzdělávacích programech. Aby teoretičtí fyzici nějak doložili životaschopnost modelu elektronického proudu, navrhli kvantovou interpretaci elektrické vodivosti [6]:

„Pouze kvantová teorie umožnila překonat naznačené obtíže klasických konceptů. Kvantová teorie bere v úvahu vlnové vlastnosti mikročástic. Nejdůležitější charakteristikou pohybu vln je schopnost vln ohýbat se kolem překážek v důsledku difrakce.

V důsledku toho se elektrony během svého pohybu zdánlivě ohýbají kolem atomů bez kolizí a jejich volné dráhy mohou být velmi velké. Vzhledem k tomu, že elektrony poslouchají Fermiho - Diracovu statistiku, jen malý zlomek elektronů v blízkosti Fermiho hladiny se může podílet na tvorbě elektronické tepelné kapacity.

Proto je elektronická tepelná kapacita vodiče zcela zanedbatelná. Řešení kvantově-mechanického problému pohybu elektronu v kovovém vodiči vede k nepřímo úměrné závislosti měrné elektrické vodivosti na teplotě, jak je ve skutečnosti pozorováno.

Konzistentní kvantitativní teorie elektrické vodivosti tak byla vybudována pouze v rámci kvantové mechaniky.

Pokud připustíme oprávněnost posledního tvrzení, pak bychom měli uznat záviděníhodnou intuici vědců 19. století, kteří, nevyzbrojeni dokonalou kvantovou teorií elektrické vodivosti, dokázali vytvořit základy elektrotechniky, které nejsou dnes zásadně zastaralé.

Ale zároveň, stejně jako před sto lety, zůstalo mnoho otázek nevyřešených (nemluvě o těch, které se nashromáždily ve XX století).

A ani teorie kvant nedává jednoznačné odpovědi alespoň na některé z nich, například:

1. Jak teče proud: po povrchu nebo celým průřezem vodiče?
2. Proč jsou elektrony v kovech a ionty v elektrolytech? Proč neexistuje jediný model elektrického proudu pro kovy a kapaliny a nejsou v současnosti přijímané modely pouze důsledkem hlubšího společného procesu pro veškerý lokální pohyb hmoty, nazývaného „elektřina“?
3. Jaký je mechanismus projevu magnetického pole, které je vyjádřeno v kolmé orientaci citlivé magnetické střelky vůči vodiči s proudem?
4. Existuje model elektrického proudu, odlišný od aktuálně přijímaného modelu pohybu „volných elektronů“, vysvětlující úzkou korelaci tepelné a elektrické vodivosti v kovech?
5. Pokud součin síly proudu (ampéry) a napětí (volty), tedy součin dvou elektrických veličin, vede k hodnotě výkonu (watty), která je odvozena od vizuálního systému jednotek měření "kilogram - metr - sekunda“, proč tedy samotné elektrické veličiny nejsou vyjádřeny v kilogramech, metrech a sekundách?

Při hledání odpovědí na položené otázky a řadu dalších otázek bylo nutné obrátit se na několik dochovaných primárních zdrojů.

V důsledku tohoto hledání byly identifikovány některé tendence ve vývoji nauky o elektřině v 19. století, o kterých se z neznámého důvodu ve 20. století nejen nemluvilo, ale někdy dokonce falšovaly.

Tak například v roce 1908 je v knize Lacoura a Appela „Historická fyzika“uveden překlad oběžníku zakladatele elektromagnetismu Hanse-Christiana Oersteda „Pokusy o působení elektrického konfliktu na magnetické jehle“, který, zejména říká:

„Skutečnost, že se elektrický konflikt neomezuje pouze na vodivý drát, ale jak bylo řečeno, stále se šíří dosti daleko v okolním prostoru, je zcela evidentní z výše uvedených pozorování.

Z provedených pozorování lze také usoudit, že tento konflikt se šíří v kruzích; neboť bez tohoto předpokladu je těžké pochopit, jak ta samá část spojovacího drátu, která je pod pólem magnetické šipky, způsobuje, že se šipka otáčí na východ, zatímco je nad pólem, odklání šipku na západ, zatímco kruhový pohyb nastává na opačných koncích průměru v opačných směrech …

Kromě toho je třeba myslet na to, že kruhový pohyb ve spojení s translačním pohybem podél vodiče by měl dávat kochleární linii nebo spirálu; to však, pokud se nepletu, nic nepřidává k vysvětlení dosud pozorovaných jevů."

V knize historika fyziky L. D. Belkind, věnované Amperovi, je naznačeno, že "nový a dokonalejší překlad Oerstedova oběžníku je uveden v knize: A.-M. Ampere. Electrodynamics. M., 1954, str. 433-439.". Pro srovnání uvádíme závěrečnou část úplně stejného úryvku z překladu Oerstedova oběžníku:

"Otáčivý pohyb kolem osy v kombinaci s translačním pohybem podél této osy nutně dává šroubovitý pohyb. Pokud se však nepletu, takový šroubový pohyb zřejmě není nutný k vysvětlení žádného z dosud pozorovaných jevů."

Proč výraz - "nic k vysvětlení nepřidává" (tedy "je samozřejmé") byl nahrazen výrazem - "není k vysvětlení nutné" (ve smyslu přesně opačném), zůstává dodnes záhadou.

Studium četných Oerstedových děl je s největší pravděpodobností přesné a jejich překlad do ruštiny je otázkou blízké budoucnosti.

"Éter a elektřina" - tak nazval vynikající ruský fyzik A. G. Stoletov svůj projev, přečtený v roce 1889 na valné hromadě VIII. kongresu přírodovědců Ruska. Tato zpráva byla publikována v mnoha vydáních, což samo o sobě charakterizuje její význam. Vraťme se k některým ustanovením projevu A. G. Stoletova:

„Závěrečný“dirigent je zásadní, ale jeho role je jiná, než se dříve myslelo.

Vodič je potřeba jako pohlcovač elektromagnetické energie: bez něj by vznikl elektrostatický stav; svou přítomností takovou rovnováhu realizovat neumožňuje; vodič neustále pohlcuje energii a zpracovává ji do jiné formy, vyvolává novou aktivitu zdroje (baterie) a udržuje onen stálý příliv elektromagnetické energie, kterému říkáme „proud“.

Na druhou stranu je pravda, že „dirigent“takříkajíc usměrňuje a sbírá dráhy energie, která převážně klouže po jeho povrchu, a v tomto smyslu částečně odpovídá svému tradičnímu názvu.

Role drátu trochu připomíná knot hořící lampy: knot je nezbytný, ale zásoba hořlaviny, zásoba chemické energie, není v něm, ale v jeho blízkosti; stává se místem destrukce hořlavé látky, lampa nasává novou, aby nahradila a udržuje nepřetržitý a postupný přechod chemické energie na energii tepelnou …

Přes všechny triumfy vědy a praxe nám bylo mystické slovo „elektřina“příliš dlouho výčitkou. Je čas se ho zbavit – je čas toto slovo vysvětlit, uvést ho do řady jasných mechanických pojmů. Tradiční termín může zůstat, ale budiž … jasný slogan rozsáhlého oddělení světové mechaniky. Konec století nás k tomuto cíli rychle přibližuje.

Slovo "éter" již pomáhá slovu "elektřina" a brzy bude nadbytečné."

Další známý ruský experimentální fyzik IIBorgman ve své práci „Jet-like electric záře ve vzácných plynech“poznamenal, že extrémně krásné a zajímavé záře se získávají uvnitř vakuové skleněné trubice poblíž tenkého platinového drátu umístěného podél osy této trubice, tehdy je drát připojen k jednomu pólu Rumkorffovy cívky, přičemž druhý pól této cívky je zatažen do země a navíc je mezi oba póly zavedena boční větev s jiskřištěm.

V závěru této práce IIBorgman píše, že záře v podobě spirálovité čáry se ukazuje být mnohem klidnější, když je jiskřiště ve větvi rovnoběžné s Rumkorfovou cívkou velmi malé a když druhý pól cívky není připojen k zemi.

Z nějakého neznámého důvodu byla prezentovaná díla slavných fyziků předEinsteinovy éry ve skutečnosti odsouzena k zapomnění. V drtivé většině učebnic fyziky je jméno Oersted zmíněno ve dvou řádcích, což často naznačuje jeho náhodný objev elektromagnetické interakce (ačkoli v raných pracích fyzika B. I.

Mnoho děl A. G. Stoletov a I. I. Borgman také nezaslouženě zůstává mimo dohled všech, kteří studují fyziku a zejména teoretickou elektrotechniku.

Model elektrického proudu v podobě spirálovitého pohybu éteru po povrchu vodiče je přitom přímým důsledkem nedostatečně prostudovaných prací prezentovaných a prací jiných autorů, jejichž osud předurčil globální pokrok Einsteinovy teorie relativity a souvisejících elektronických teorií přemístění diskrétních nábojů v absolutně prázdném prostoru ve 20. století.

Jak již bylo naznačeno, Einsteinovo „zjednodušení“v teorii elektrického proudu přineslo opačný výsledek. Do jaké míry poskytuje šroubovicový model elektrického proudu odpovědi na dříve položené otázky?

Otázka, jak proud teče: po povrchu nebo přes celý úsek vodiče, je rozhodnuta z definice. Elektrický proud je spirálový pohyb éteru po povrchu vodiče.

Otázku existence nosičů náboje dvojího druhu (elektrony - v kovech, ionty - v elektrolytech) odstraňuje i spirálový model elektrického proudu.

Zřejmým vysvětlením je pozorování sledu vývoje plynu na duralových (nebo železných) elektrodách během elektrolýzy roztoku chloridu sodného. Kromě toho by elektrody měly být umístěny dnem vzhůru. Je výmluvné, že otázka posloupnosti vývoje plynu během elektrolýzy nebyla ve vědecké literatuře o elektrochemii nikdy vznesena.

Mezitím pouhým okem dochází k postupnému (spíše než současnému) uvolňování plynu z povrchu elektrod, které má následující fáze:

- uvolňování kyslíku a chlóru přímo z konce katody;

- následné uvolnění stejných plynů podél celé katody spolu s položkou 1; v prvních dvou fázích není vývoj vodíku na anodě vůbec pozorován;

- vývoj vodíku pouze od konce anody s pokračováním položek 1, 2;

- vývoj plynů ze všech povrchů elektrod.

Po otevření elektrického obvodu pokračuje vývoj plynu (elektrolýza), který postupně odumírá. Když jsou volné konce drátů navzájem spojeny, intenzita tlumených emisí plynu, jak to bylo, jde od katody k anodě; intenzita vývoje vodíku se postupně zvyšuje a kyslíku a chlóru - klesá.

Z hlediska navrženého modelu elektrického proudu jsou pozorované efekty vysvětleny následovně.

Díky neustálému otáčení uzavřené éterové spirály v jednom směru podél celé katody se přitahují molekuly roztoku, které mají opačný směr rotace než spirála (v tomto případě kyslík a chlór), a molekuly, které mají stejný směr otáčení. rotace se spirálou se odpuzují.

O podobném mechanismu spojení - odpuzování se uvažuje zejména v práci [2]. Ale jelikož má éterová spirála uzavřený charakter, tak na druhé elektrodě bude mít její rotace opačný směr, což již vede k ukládání sodíku na tuto elektrodu a uvolňování vodíku.

Všechna pozorovaná časová zpoždění ve vývoji plynu jsou vysvětlována konečnou rychlostí éterové spirály od elektrody k elektrodě a přítomností nezbytného procesu „třídění“molekul roztoku umístěných chaoticky v bezprostřední blízkosti elektrod v okamžiku přepnutí. na elektrickém okruhu.

Když je elektrický obvod uzavřen, spirála na elektrodě funguje jako hnací ozubené kolo a soustřeďuje kolem sebe odpovídající poháněná "ozubená kola" molekul roztoku, která mají směr otáčení opačný než spirála. Když je řetěz otevřený, role hnacího kola se částečně přenese na molekuly roztoku a proces vývoje plynu je plynule tlumen.

Pokračování elektrolýzy s otevřeným elektrickým obvodem není možné vysvětlit z hlediska elektronové teorie. Redistribuce intenzity vývinu plynu na elektrodách při spojování volných konců drátů k sobě v uzavřeném systému éterické spirály plně odpovídá zákonu zachování hybnosti a pouze potvrzuje dříve prezentovaná ustanovení.

Ne ionty v roztocích jsou tedy nosiče náboje druhého druhu, ale pohyb molekul při elektrolýze je důsledkem jejich směru rotace vzhledem ke směru rotace éterové spirály na elektrodách.

Třetí otázka byla vznesena na mechanismus projevu magnetického pole, které je vyjádřeno v kolmé orientaci citlivé magnetické střelky vůči vodiči s proudem.

Je zřejmé, že spirálový pohyb éteru v éterickém prostředí způsobuje narušení tohoto prostředí, téměř kolmo směřující (rotační složka spirály) k dopřednému směru spirály, což orientuje citlivou magnetickou šipku kolmo k vodiči s aktuální.

I Oersted ve svém pojednání poznamenal: "Pokud umístíte spojovací drát nad nebo pod šipku kolmou k rovině magnetického poledníku, pak šipka zůstane v klidu, kromě případu, kdy je drát blízko pólu. Ale v v tomto případě pól stoupá, pokud je původní proud umístěn na západní straně drátu, a klesá, pokud je na východní straně."

Pokud jde o ohřev vodičů působením elektrického proudu a s ním přímo související měrný elektrický odpor, spirálový model nám umožňuje názorně ilustrovat odpověď na tuto otázku: čím více spirálových závitů na jednotku délky vodiče, tím více éter je potřeba tímto vodičem „pumpovat“, tedy čím vyšší je měrný elektrický odpor a teplota ohřevu, což zejména umožňuje uvažovat i případné tepelné jevy v důsledku změn lokálních koncentrací téhož éteru.

Ze všeho výše uvedeného je vizuální fyzikální interpretace známých elektrických veličin následující.

• Je poměr hmotnosti éterické spirály k délce daného vodiče. Pak podle Ohmova zákona:
• Je poměr hmotnosti éterické spirály k ploše průřezu vodiče. Protože odpor je poměr napětí k intenzitě proudu a součin intenzity napětí a proudu lze interpretovat jako sílu toku éteru (na části obvodu), pak:
• - Jedná se o součin výkonu proudu éteru hustotou éteru ve vodiči a délkou vodiče.
• - jedná se o poměr výkonu proudu éteru k součinu hustoty éteru ve vodiči délkou daného vodiče.

Ostatní známé elektrické veličiny jsou definovány podobně.

Závěrem je nutné poukázat na naléhavou potřebu zřídit tři typy experimentů:

1) pozorování vodičů proudem pod mikroskopem (pokračování a rozvoj experimentů I. I. Borgmana);

2) stanovení skutečných úhlů vychýlení magnetické střelky pro vodiče z různých kovů pomocí moderních vysoce přesných goniometrů s přesností na zlomky sekundy; existuje každý důvod se domnívat, že u kovů s nižším měrným elektrickým odporem se magnetická střelka bude odchylovat od kolmice ve větší míře;

3) porovnání hmotnosti vodiče s proudem s hmotností stejného vodiče bez proudu; Bifeld - Brownův jev [5] ukazuje, že hmotnost vodiče pod proudem musí být větší.

Obecně lze říci, že spirálový pohyb éteru jako model elektrického proudu umožňuje přiblížit se k vysvětlení nejen takových čistě elektrických jevů, jako je například „supravodivost“inženýra Avramenka [4], který zopakoval řadu experimentů slavného Nikoly Tesly, ale i tak obskurní procesy, jako je proutkařský efekt, lidská bioenergie a řada dalších.

Vizuální model ve tvaru spirály může hrát zvláštní roli při studiu život ohrožujících procesů elektrického šoku pro člověka.

Doba Einsteinových „zjednodušení“pominula. Přichází éra studia světového plynného média - ÉTER

LITERATURA:

1. Atsukovsky V. A. Materialismus a relativismus. - M., Energoatomizdat, 1992.-- 190 s. (S. 28, 29).
2. Atsukovsky V. A. Obecná dynamika éteru. - M., Energoatomizdat,. 1990.-- 280. léta (str. 92, 93).
3. Veselovský O. I., Shneiberg Ya. A. Eseje o historii elektrotechniky. - M., MPEI, 1993.-- 252 s. (str. 97, 98).
4. Zaev N. E. "Supravodič" inženýra Avramenka.. - Technologie mládeže, 1991, №1, S.3-4.
5. Kuzovkin A. S., Nepomnyashchy N. M. Co se stalo s torpédoborcem Eldridge. - M., Vědomosti, 1991.-- 67 s. (37, 38, 39).
6. Matveev A. N. Elektřina a magnetismus - M., Vyšší škola, 1983.-- 350. léta (str. 16, 17, 213).
7. Pirjazev I. A. Spirální pohyb éteru jako model elektrického proudu. Materiály mezinárodní vědecké a praktické konference "Analýza systémů na přelomu tisíciletí: Teorie a praxe - 1999". - M., IPU RAN, 1999.-- 270 s. (str. 160-162).