 |
Расчет Э.Д.С. магнитной индукции во вторичной обмотке катушки индуктивности при протекании переменного во времени тока в первичной обмотке.
|
|
|
|
Как известно, при протекании электрического тока по первичной обмотке катушки индуктивности внутри и вокруг витков катушки параллельно им образуется поле векторного потенциал A, в виде замкнутых колец. В этом поле размещена обмотка вторичной катушки. Как было показано раньше, на покоящиеся электрические заряды в таком поле действует сила равная:
Под действием силы со стороны изменяющегося во времени поля векторного потенциала A происходит смещение свободных электрических зарядов внутри провода вторичной обмотки катушки индуктивности, что приводит к разведению в нем разноименных зарядов и возникновению электрической напряженности E, препятствующей дальнейшему разведению электрических зарядов. Условием равновесия, согласно третьему закону Ньютона, является равенство нулю суммы магнитной (F м) и электрической (F э) сил действующих на свободные заряды в проводнике. Запишем это условие:
откуда:
но т. к.
то внутри провода выполняется равенство:
И, следовательно, Э.Д.С. магнитной индукции равна:
Но, полученный интеграл скалярного произведения векторного потенциала A на элемент провода вторичной обмотки катушки (d l), в случае цилиндрической катушки с числом витков вторичной обмотки равной " n ", есть циркуляция вектора A и, согласно теореме Стокса, может быть преобразован следующим образом:
Где: d s - бесконечно малый элемент поверхности, охватывающий элементарный поток вектора магнитной индукции dФ нормальный к нему,
Ф - поток магнитной индукции.
Учитывая последнее соотношение можно получить окончательное выражение для Э.Д.С. магнитной индукции во вторичной обмотке с числом витков равным "n", возбуждаемым переменным во времени магнитным поле первичной обмоткой цилиндрической катушки индуктивности:
|
|
|
что хорошо известно, как закон индукции в переменном во времени магнитном поле.
Данная методика позволяет без каких либо допущений и дополнений, рассчитывать в векторной форме, различные электро- и радиотехнические устройства, опираясь на доступные физические модели процессов взаимодействия электрических зарядов с магнитным полем, основанные на фундаментальных законах классической механики.
Заключение
Методология анализа
В данной работе в качестве критерия строгости исследуемых положений теории электромагнетизма, а также, при выводе системы уравнений магнитного поля, в основу анализа положено требование жесткого выполнения условия классического "триединства" результатов эксперимента, модели описываемого процесса и избранной формы математической записи.
При этом предполагалось что:
а) используемые при анализе результаты экспериментов не подлежат сомнению,
б) модели описываемых процессов строго согласованы с уже известными законами природы,
в) применение математического аппарата не предполагает деформацию каких.либо основополагающих принципов самого математического аппарата.
Выводы
Реализация в данной работе избранной методологии анализа позволила установить следующее:
а) в рамках теории электромагнетизма не существует никакой непротиворечивой физической модели распространения в пространстве световых и радиоволн, и природа их требует уточнения;
б) из проведенного рассмотрения классической методики получения выражения для Э.Д.С. электромагнитной индукции следует, что в рамках электродинамики Максвелла не существует непротиворечивой физической модели, способной дать описание процессов электромагнитной индукции, а предлагаемый при╖м искуствен и приводит к неустранимым противоречиям с экспериментом, третьим законом Ньютона и принципом причинности;
|
|
|
в) методы решения уравнений Максвелла предполагали широкое использование неоднозначностей в определении векторных полей и их потенциалов, якобы существующих в классической теории поля, что приводило к неограниченному "размножению" калибровочных соотношений, в корне противоречащих основным положениям классической теории поля и затрудняющих использование системы уравнений электродинамики в практической деятельности;
г) введенное Максвеллом в обращение вихревое электрическое поле породило неустранимые противоречия физических моделей процессов распространения электрического и магнитного полей и их взаимодействия с привнесенными физическими объектами, с экспериментальными результатами, математическим аппаратом теории поля, третьим законом Ньютона и принципом причинности,
д) различия между электрическим и магнитным полями в классическом случае фундаментальны:
1) электрическое поле имеет строго градиентный характер, т.е.:
2) магнитное поле полностью описывается с помощью векторного магнитного потенциала A и имеет строго вихревой характер, т.е.:
е) теория электромагнетизма, иначе называемая электродинамикой Максвелла, содержит в себе для описания электрического поля только систему уравнений электростатики:
и не представляет никакой информации о динамике электрического поля. Этот вопрос нуждается в дополнительной проработке.
|
|
|
