Ребята, я кажется начинаю понимать как поля преобразуются одно в другое !!!!!!
Как электрическое поле поле превращается в магнитное... Все очень просто на самом деле.
Что такое электрическое поле (ЭП)?
Одна линия ЭП это прямая цилиндрическая спиралька диаметром с электрон.
Что такое одна линия магнитного поля (МП)?
Одна линия МП это спираль диаметром с протон навитая из линии ЭП.
Что такое линия гравитационного поля (ГП)?
Одна линия ГП это спираль диаметром с атом, навитая из линии МП...
Получение МП из Эл.Поля
Если взять кусок прямого проводника например 10м, и на один его конец подавать переменную ЭДС, например частотой 50гц, то мы получим на всей длине провода одновременно изменение потенциала, ну почти одновременное. на конце проводника изменения будут отставать на очень малую величину. Если условиться что скорост распространения электрического поля вдоль провода 0,9С (скорости света) это равно 300000*0,9=270000км/с или 27см/нс (за наносекунду), то мы увидим что на 10 метрах отставание составит 10м/0,27=37нс. По сравнению с длительностью периода колебания F=50Гц равной Т=20мс это ничто (разница в 6 порядков).
Но ситуация изменится если мы подадим ЭДС с частотой в 27МГц например. Допустим что для этой частоты скорость распространения ЭП также 27см/нс. Период колебания частоты 27МГц равен 37нс, т.е. это длинна одной волны, а длина одной половинки волны составит 37/2=18,5нс. Но у нас ЭП движется по проводнику с такой скоростью что пробегает весь провод за 37нс, за это же время волна совершает одно колебание. Мы получили так называемый волновой резонанс (не полуволновой и не четверть волновой, а именно волновой). Это важно!
К чему это приведет ребята?
Электрическое поле в первую половину волны нарастает, затем уменьшается до нуля, а после нарастает но в другой полярности.. Хм, как это понять? Что значит поле снизилось до нуля? Или поле стало обратной полярности? Вы думаете это возможно? Чтоб понять это надо взять в руки спиральку, и посмотреть на нее с двух сторон - кажется или она в самом деле противоположной намотки? а если в движении, ее повертеть? А если теперь прилепить множество этих спиралек к проводнику одним концом, но!!! они выходят из проводника под некоторым углом, отклоненными назад по ходу движения электрического поля.
Дело в том что в проводнике электрическое поле распространяется со скоростью света, а вокруг проводника в воздухе, скорость зависит от диэлектрической проницаемости, чем она выше тем медленее движется поле. А скорость 0,9С это как раз и есть то замедление что дает воздух вокруг провода. За счет этого спирали как бы оттягиваются назад. и сумарно образуют как будто пучек волосков торчащих из летящей стрелы отклонен назад, чем более упругие волоски тем меньше отклонение назад и пушистее пучек. Вот примерно так выглядит ЭП если б его сфотографировать при его распространении до конца провода.
Но за счет того что это не гладкие волоски, а спиральки, то при своем движении они создают вращательный импульс, и весь пучек закручивается подобно пуле выпущеной из нарезного ствола.
А теперь вернемся к волне. ЧТо это ? Блин, вот в этом моменте я уже наверное не смогу вам пояснить как происходит все в движении, тут бы нужно было уже анимашку рисовать..
АУ!!!! Кто может нарисовать анимашку в 3D ??? ОЧЕНЬ НУЖНА ВАША ПОМОЩЬ!!!
Попробую описать как это выглядит.
Давайте сначало как будто поле не движется вдоль проводника.. ну или например проводник очень короткий по сравнению с частотой колебаний.. Поле, если оно постоянное оно как торчащие во множестве перпендикулярно спиральные волоски, знаете чем то напоминает ершик для бутылки. Сильное поле отличается от слабого тем что волосков очень много, они плотно размещены на поверхности провода. Слабое поле, - волосков мало, они редкие. Кроме того в сильном поле эта пушистость увеличивается в объеме, т.е. длина волосков больше. Все это отлично видно при коронном разряде. Попробуйте сделать коронный разряд на проводнике от постоянного высокого напряжения.
Что же такое происходит когда поле имеет обратную полярность ???
А просто направление намотки спиралек обратное!! т.е. если не присматриваться скажем к направлению намотки, то кажется что ершик этот просто пульсирующий своей пушистостью. Т.е. подаем мы переменное напряжение и ежик из спиральных волосков будет как бы волоски вырастают и обратно уменьшаются, и в количестве и в длине. Но когда на участке синусоиды передний фронт (рост) волоски удлиняются их делается больше, потом они уменьшаются во второй четверти синуса, затем прячутся в провод полностью (это момент перехода через ноль) затем новые уже обратной намотки спиральки вылазят и растут это 3я четверть колебания, и снова в 4й четверти они уменьшаются и прячутся в проводник.
Все это хорошо когда частота маленькая. Но представляете что будет если это все будет происходить очень очень быстро?
Да, и как бы так ни было даже если частота мала все равно в этом процессе имеется волнообразность.. Т.е. инициируются эти все движения спиралек из точки начала провода, ну или оттуда куда подключен источник переменной ЭДС. Так имеется скорость распространения этих изменений, и волна этих изменений идет от источника ЭДС к другому концу проводника.
Амплитуда ЭДС если мала то это соответствует тому что волоски ЭП мало выходят из поверхности провода, если амплитуда высока, то волоски ЭП выходят на бОльшую длину. При этих эволюциях еще данному процессу мешают атомы воздуха. То насколько они влияют, определяется диэлектрической проницаемостью, и магнитной.. спиральные волоски они, как бы ввинчиваются в пространство между атомами, и при слишком высокой скорости ввинчивания (это бывает когда скорость нарастания эл. поля очень высока dU/dT) они начинают изгибаться.. ну знаете как длинная прямая пружинка еслии ее пытаться сжать она выгибается вбок если нет в центре направляющего штыря.. так и эти волоски при очень быстром росте начинают сгибаться, но радиус сгибания очень велик по сравнению с диаметром спиральки. Это и есть радиус спирали второго порядка.
Сумарно получается примерно так что когда мы подадим частоту 27мгц на кусок провода 10м, то мы могли бы увидеть картину распределения этих волосков такой что до середины проводника мы бы видели пушистость из спиралек правой намотки, во второй половине пушистость из спиралек левой намотки, точно посредине проводника вообще не было бы никакой пушистости, .. при этом результирующий вектор наклона спиралек был бы на первой половине в обну сторону, во второй половине в другую сторону. При этом то, насколько наклонились волоски в тангенциальном направлении зависело бы от магнитной проницаемости воздуха, и от амплитуды электрического поля.
Блин, даже не знаю понятно ли хоть кому то, что при этом от величины электрического поля зависит величина магнитной компоненты (тангенциальной) .. ну блин, представьте что волоски такие длинные, что их пришлось замотать в несколько витков, и если это удалось, то окажется что пушистость на самом деле не такая сильная, это значит что магнитная проницаемость среды высокая, а электрическая проницаемость мала. Ну и наоборот.
если брать для вакуума или воздуха, то магнитная постоянная гораздо меньше чем электрическая. Поэтому выходит что для создания можного магнитного поля с помощью такого метода нужно брать высокие частоты, и небольшие амплитуды электрического поля. А если надо чтоб магнитная компонента была маленькой, то надо брать высокое напряжение и невысокую частоту.
Чтоб было понятнее, скажу, что сильное магнитное поле, эт когда из волосков электрического поля получилось накрутить много витков спирального магнитного поля. Если взять случай вот с частотой 10м и 27мгц, то мы получаем как бы два волновых цуга ( в общем цуг чечевицеобразной формы ) Причем один цуг имеет закрутку магнитных спиралей в одну сторону, а второй в обратную.
И такая вот ситуация всегда получается при прямом проводнике, если вокруг него вблизи нету никаких других предметов или другой среды кроме воздуха или вакуума. Соотношение между магнитной и электрической постоянной воздуха для частот не очень высоких, в принципе поддерживается в определенных пределах. И для тех напряженностей полей что мы можем себе позволить, также нелинейности особой не наблюдается. Конечно если не принимать в расчет каких то супер устройств, которые выдают очень большие напряжения за очень малые промежутки времени, ну типа ГНСИ или вообще пикосекундных импульсов. ну представьте что мы сделали генератор на 500мгц, выход его 2-3 киловольта - при таких параметрах воздух уже не будет таким как он был для частоты 10мгц и амплитуды 100 вольт. думаю там уже происходят некие нелинейные эффекты, и соотношеним мю и епсилон будет другим. Эти нелинейные эффекты всегда будут когда мы имеем дело с ионизацией. Мы можем даже создавать такие напряженности эл. поля невысокими напряжениями, а только за счет малости радиуса проводков. Чем тоньше провод, тем выше напряженность электрического поля вокруг него. если мы хотим убрать нелинейность среды, мы должны увеличивать диаметр проводника.
То же самое относится и к магнитному полю. Чем меньше радиус сгибания проводника (диаметр витка) тем сильнее магнитное поле внутри витка. Даже ток большой не надо, а так мы можем выйти на нелинейные эффекты. Если нам они мешают, то стремимся к увеличению диаметра катушек. Ну и граничным случаем является вообще прямой проводник, когда магнитное поле минимально возможное для всех вариантов топологии проводника. Хотя возможно еще уменьшить МП если применить проводник не круглого сечения а плоского. Это все примееняется в СВЧ технике, например плоские выводы транзисторов делают для уменьшения индуктивности..
Ну теперь думаю пора сделать кое какие выводы.
Провод если на него подать переменное напряжение с одной стороны, и если цепь не замкнута, может создавать магнитное поле вокруг себя. Сила магнитного поля будет зависеть от магнитной проницаемости среды вокруг провода, и от величины ЭДС поданой на провод. Также в крайних случаях и от частоты ЭДС.Чем выше частота, тем на большее МП можем расчитывать. Естественно частота которая может быть подана на проводник должна определенным образом соотноситься с длиной проводника. Если мы возьмем длину проводника, при котром длина волны уложится в этот проводник мы получаем два цуга магнитного поля - иначе сказать переменный магнитный диполь.
Еще отдельное слово о проводниках, длиной меньше чем описано выше.
Например длина провода равна половине длины волны колебания.
В этом случае мы получим только один цуг магнитного поля, это уже не диполь, а просто один цуг, который с частотой колебаний просто меняет свою полярность. У него одна пучность электрического поля посередине. И одна пучность магнитного поля со стороны подачи ЭДС. Но величина магнитного поля в этом случае мне кажется будет очень небольшой, причину смотрите в описании намотки волосков электрического поля. Другое дело будет если такой проводник подключить обеими концами, тогда получим пучности магнитного поля на концах проводника.
Если попробуем рассмотреть проводник с длиной равной четверти волны, обычно считается что это самый интересный вариант, поскольку в этом случае там образуется стоячая волна.
тут на конце проводника ситуация осложняется тем что на малой длине разворачиваются два процесса, один со стороны источника, другой со стороны открытого конца, это типа отраженная волна, дело в том что отраженная волна имеет встречное направление (вдоль провода), и встречное направление намотки спиралей электрического поля. если они сталкиваются с спиралями идущими еще из начала проводника, то оказывается что встречность движения и намотки приводит к тому что исчезает закручивающий магнитный момент. Даже в случае очень большой ЭДС два вращательным момента компенсируют друг друга и мы с итоге имеем не ЦУГ, а обычный ежик торчащих прямо перпендикулярно проводу волосков электрического поля. Это на свободном конце проводника.
В тоже время в начале проводника происходит совсем другой процесс, там мы имеем ослабленную уже обратную волну, т.е. она имеет ослабленный тангенциальный вектор, т.е. ослабленный крутящий момент, он весь был израсходоват на конце проводника, вернее так - на проводнике будет градиент убывания крутящего момента отраженной волны, нарастающий градиент крутящего момента прямой волны (если со стороны свободного конца). Короче это совокупно приводит к тому что на начале проводника магнитное поле таки будет.. Но его величина не будет большой, и она на накапливается и не суммируется за счет отраженной волны. За счет отраженной волны суммируется только электрическое поле на свободном конце.
В любом случае, будь там пол волны или четверть или полная волна, мы никак не получаем никаких постоянных полей, ни магнитных ни электрических. Несмотря на наличие стоячей волны, эти волны остаются хоть и на месте, но они являются колеблющимися и их полярность изменяется каждый период частоты. Второе, эт то что когда мы пытаемся накачивать такие проводники разрядником или от другого источника широкополосными сигналами, все процессы очень и очень сложны. все что там рассматривается в теориях линий или волновых процессов, - является очень сильно упрощенными моделями. То что я попытался рассмотреть "под лупой" именно с точки зрения структуры поля, это тоже упрощенная модель, хотя уже и не так сильно. Полного понимания мы врядли достигнем, но даже частичное осложнено в плане передачи информации от одного человека другим людям. Очень нужны анимационные модели, показывающие как эти нити поля заматываются как они выравниваются, как получается из эл. поля поле магнитное, я уверен что еще нужно будет продумывать такой вариант как - получения электрического поля из магнитного или из магнитных.. также есть такой момент, я ведь размышлял о магнитном поле, которое в ближней зоне проводника, а оно ведь распространяется, как происходит удаление поля от проводника? что происходит в дальней зоне?? Это все осталось за кадром пока.
Вообще к чему это все я начал рассматривать именно в ветке про гравитацию, хотя должен был бы писать в ветку электромагнитных полей? К тому что этот принцип преобразования электрического поля в магнитное, ПРИМЕНИМ и для преобразования магнитного поля в ГРАВИТАЦИОННОЕ.. Именно это мне седня по утру приснилось, и я начал быстренько писать в тетрадку пока еще не очень проснулся. Все что успел записать пока не забыл, будет изложено в следующем сообщении.