68 subscribers

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Продолжаем по немногу разбираться с дезинформацией от физмата.

Предыдущие статьи :

Магнетизм по чуть-чуть

Закон Ампера это - круто

По словам самого Эрстеда, удачные опыты ему удалось произвести лишь весной 1820 г. во время своих лекций об электричестве, гальванизме и магнетизме. Результаты этих опытов были им опубликованы в маленьком мемуаре « Experimenta circa efficaciam conflictus electrici in Acum magneticam » ( Hafniae , 21 Juli 1820) («Опыты по влиянию электрического тока на магнитную иглу»), который был им разослан во все известные ученые общества, физикам и в редакции физических журналов. Дословно выдержки из мемуара приведены синим текстом: (рисунки авт., реконструкция). Как видно, описания опытов самим Эрстедом изложены довольно сложно, без подробных иллюстраций.

Первый опыт.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

провод и магнитная стрелка параллельны и находятся в одной плоскости горизонтальной к поверхности земли, тока нет.

Следующий рисунок после включения тока. Направление тока от минуса к плюсу.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Штрих-пунктир новое положение стрелки.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

«Предположим, что прямолинейный участок этой проволоки протянут над подвешенной обычным способом магнитной стрелкой параллельно направлению последней. Проволоку оставляю достаточно гибкой, чтобы этот участок можно было по желанию перемещать. В данном случае стрелка изменит свое положение и полюс, находящийся под той частью соединительной проволоки, которая ближе к отрицательному концу гальванического аппарата, отклонится к западу. Если расстояние от проволоки до стрелки не превосходит 3/4 дюйма, отклонение составляет около 45°. Если расстояние увеличивать, то угол пропорционально уменьшается. Впрочем, абсолютная величина отклонения изменяется в зависимости от мощности аппарата.»

"Перемещая соединительную проволоку к востоку или к западу, оставляя ее параллельной направлению стрелки, мы ничего не изменяем, кроме величины самого действия. Отсюда следует, что наблюдаемый эффект не может быть приписан притяжению, так как если бы отклонение стрелки зависело от притяжений или отталкиваний, то полюс, который приближается к проволоке, когда последняя находится к востоку, должен был бы приближаться к ней и тогда, когда эта проволока переходит к западу.»

«Если соединительная проволока расположена горизонтально под стрелкой, то эффект будет таким же, как и тогда, когда проволока расположена сверху, но действие будет направлено в обратную сторону. Иными словами, полюс стрелки, под которым находится та часть проволоки, которая ближе всего к отрицательному концу батареи, отклоняется в этом случае к востоку. Чтобы легче запомнить эти результаты, мы будем пользоваться следующей формулой: полюс, который видит отрицательное электричество входящим над собой, отклоняется к западу, а полюс, который видит его входящим под собой, отклоняется к востоку….»

Только при достаточно большом токе, или очень близко от провода стрелка устанавливается перпендикулярно току. Вопрос математически ли точно, или все таки под малым углом со стремлением к перпендикуляру. Скорее второе. А может быть и некоторое смещение стрелки вдоль провода? Проверки такой не проводилось.

Этот опыт приводится во многих учебниках, например в монографии Сивухина Д.В. Общий курс физики. Электричество. Т3. стр. 217.

Причем почти во всех учебниках опускается взаимодействие с земным магнитным полем. А это уже введение в заблуждение!

Второй опыт .

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

«Если поворачивать соединительную проволоку в горизонтальной плоскости таким образом, чтобы она составляла всё больший и больший угол с магнитным меридианом ( b ), то отклонение стрелки ( a ) будет увеличиваться, если вращение проволоки будет происходить в направлении положения отклонённой стрелки; оно, напротив, будет уменьшаться, если вращение будет происходить в обратном направлении.»

Проведена проверка как магнитное поле Земли действует на изменение положения провода.

До сих пор это влияние не рассматривается, динамика не исследована. А а неучет влияния магнитного поля земли-распространился на всю теоретическую электродинамику в целом--вроде как фактор не имеющий никакого значения.

Вращающие моменты силы не измерены. И если это простительно первооткрывателям эффектов, то непростительно, особенно теоретикам, принявшимся столбить гипотетические модели-а ля Максвелл.

Третий опыт.

Продолжаем перемещать провод, компенсировав действие магнитного поля.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

"Соединительная проволока, находящаяся в горизонтальной плоскости, в которой движется уравновешенная магнитная стрелка, и параллельная стрелке, не отклоняет её ни на восток, ни на запад, а заставляет её колебаться в плоскости наклонений таким образом, что полюс, вблизи которого в проволоку вступает отрицательное электричество, опускается вниз, если проволока находится с западной стороны стрелки, и наоборот, поднимается вверх, если проволока находится с восточной стороны стрелки."

То есть уже имеем вращение северного полюса вокруг провода. То есть если теперь закрепить стрелку не посредине, а у полюса типа кардан, то любой полюс начнет вращаться вокруг провода. Этот опыт позже осуществил Фарадей, создав тем самым первый электродвигатель и как обратимое устройство генератор..

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Ссылки на описание:

"Искусство экспериментатора состоит в том, чтобы уметь задавать природе вопросы и понимать её ответы."

М . Фарадей

Faraday М. Electro-magnetic rotation apparatus // Quart. J. Sci., 1821, XII, p. 186-187.
Faraday М. Description of an electro-magnetical apparatus for the exhibition of rotatory motion // Quart. J. Sci., 1822, XII, p. 283-285.

[Михаил Фарадей, Экспериментальные исследования по электричеству. Том 2. - М.-Л.: Изд АН СССР, 1951, с. 211-213 и 213-217].

ПРИБОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВРАЩЕНИЯ
(Quart. J. Sci., 1821, XII, p. 186-187.)

Данный опыт можно лего повторить, используя вместо ртути электролит(раствор соли в воде).

Четвертый опыт.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

"Если поместить соединительную проволоку над стрелкой или под нею перпендикулярно к плоскости магнитного меридиана, то стрелка остаётся в покое, за исключением того случая, когда проволока находится близко к полюсу. Но в этом случае полюс поднимается, если начало тока находится с западной стороны проволоки, и опускается, если оно находится с восточной стороны."

Пятый опыт.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

"Если соединительная проволока помещена отвесно против одного из полюсов магнитной стрелки и близко к нему и если верхний конец проволоки получает электричество от отрицательного конца гальванического прибора, то этот полюс поворачивается к востоку ; если же, напротив, проволока находится вблизи такой точки стрелки, которая лежит между полюсом и серединой стрелки, то эта точка отклоняется на запад . Если верхний конец проволоки получает электричество от положительного конца прибора, то явления происходят в обратном порядке."

Данный опыт, исходя из описания Эрстеда, не учитывает магнитного меридиана. И нет разницы, какой полюс находится рядом с проволокой. В принципе это повтор четвертого опыта в вертикальном положении провода.

Современный аналог с переменой направления тока-разворот стрелок.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Шестой опыт.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

"Если согнуть соединительную проволоку таким образом, чтобы она образовала у сгиба две параллельные части или две параллельные стороны, то магнитные полюсы притягиваются или отталкиваются ею в зависимости от обстоятельств. Проволоку помещают против одного из полюсов стрелки таким образом, чтобы плоскость параллельных сторон была перпендикулярна к магнитному меридиану, и восточную сторону соединяют с отрицательным концом гальванического прибора, а западную с положительным концом. В этом положении ближайший полюс отталкивается либо на восток, либо на запад, в зависимости от положения плоскости сторон. Если восточная сторона соединена с положительным концом прибора, а западная с отрицательным, то ближайший полюс притягивается.

Если поместить плоскость ветвей перпендикулярно у точки между полюсом и серединой стрелки, то произойдут те же явления, но в обратном порядке."

Стоит добавить, что в данном случае мы уже имеем дело с почти замкнутым контуром, витком. И стрелка должна тянуться к центральной точке или отталкиваться с переворотом в зависимости от направления тока.

Соображения Эрстеда по поводу вращения.

"Латунная стрелка, подвешенная подобно магнитной стрелке, не приходит в движение от действия соединительной проволоки. Равным образом остаётся в покое при таких опытах и стрелка из стекла или каучука.

Согласно изложенным фактам, электрический конфликт, по-видимому, не ограничен проводящей проволокой, но имеет довольно обширную сферу активности вокруг этой проволоки.

Кроме того, из сделанных наблюдений можно заключить, что этот конфликт образует вихрь вокруг проволоки. Иначе было бы непонятно, как один и тот же участок проволоки, будучи помещен под магнитным полюсом, относит его к востоку, а находясь под полюсом, увлекает его к западу.

Именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра.

Вращательное движение вокруг оси, сочетающееся с поступательным движением вдоль этой оси, обязательно дает винтовое движение. Однако, если я не заблуждаюсь, такое винтовое движение, по-видимому, не является необходимым для объяснения какого-либо из явлений, наблюдавшихся до сих пор.

Все действия, которые наблюдаются по отношению к северному полюсу и были описаны нами выше, легко объясняются, если предположить, что отрицательная электрическая сила или материя описывает спираль слева направо и действует на северный полюс, не влияя на южный. Действия на южный полюс объясняются подобным же образом, если допустить, что положительная электрическая материя движется в противоположном направлении и обладает свойством действовать на южный полюс, не влияя на северный. Чтобы ясно представить себе этот закон и видеть, как он согласуется с фактами, повторение опытов лучше всяких объяснений. Весьма полезно для лучшей ориентировки в опытах как-нибудь отметить на самой проволоке направление электрических сил.»

Дополнение к опытам Эрстеда

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Завивка проводника с током вокруг магнита. Изменение направления тока меняет направление завивки спирали.

Вопрос только в том, вращается ли действительно сам ток. Опыты с жидкими электролитами не обнаруживают вращения. Не обнаружено вращения в каналах электрических разрядов, в канале электрической дуги. То есть нет каких либо опытных доказательств для фантазийной теории Максвелла постулирующей некие вихревые поля.

При больших токах нивелируется действие магнитного поля Земли, но для слабых токов оно сильно сказывается.

В опытах Планте такое вращение было обнаружено, но касается оно уже взаимодействия магнита и тока в электролите. Плоскость вращения параллельна плоскости полюсного наконечника.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Если разворачивать в опыте Планте магнит параллельно встык току, за плюсовым электродом, плоскость вращения жидкости тоже повернется. Без магнита вращения нет. Направление вращения меняется при другом полюсе магнита и при перемене электродов(изменении направления тока)

Имеется вращение магнита вокруг проводника с током. Это двойной опыт Фарадея с вращением проводника вокруг магнита и магнита вокруг проводника. До сих пор имеется только констатация факта, но нет объяснения, почему происходит вращение и почему в опыте Эрстеда происходит притяжение магнита именно нейтральной зоной к проводнику. При гибком проводе данная особенность и ведет к завивке провода (см. опыт выше) вокруг магнита в нейтральной зоне с увеличением плотности витков в ней при росте тока. при гибком магните -стремление к обоюдной завивке.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Опыт с опилками не комментируется сегодняшними теоретиками никак. а каждая опилочка-током намагничивается и притягивается к проводу средней линией, причем выстраиваются они согласно опыту номер 5 и замыкаются кольцом вокруг него. При этом каждый отдельный магнитик располагается встык переднему и при идеальных условиях-полностью замыкается магнитный поток! формируется слой с пропаданием магнитных свойств у замкнутого кольца-экранирование!

При неидеальных условиях нет замыкания, второй слой располагается с переворотом к первому-согласно стыковке магнитов боком-либо вкривь и вкось пытаясь замкнуть там где незамкнут магнитный поток-в результате возникает шуба--вроде бы хаотически налипших опилок и потом наступает состояние полного замыкания-новые опилки не прилипают-а значит имеем полное экранирование магнитного поля тока-которое можно нарушить только более сильным полем больших токов извне либо механическим разрушением этой шубы!

Аналогичен опыту Фарадея (вращение тока) опыт с электронным лучом в осциллографе. Если магнит полюсом приблизить к стационарному лучу (точка посредине экрана) то в результате получится круг.

Как в данном случае определить вектор магнитной индукции у проводника и его направление? Это вообще вызывает затруднение.

Силовые магнитные линии и их современное обозначение с вектором магнитной индукции проводника с током вызывают не меньшее недоумение, чем и линии постоянного магнита.

Нам втолковывают, не смотря на четкое определение вектора магнитной индукции:

«За положительное направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, СВОБОДНО устанавливающейся в магнитном поле.»,

Следующую картинку с демонстрацией правила буравчика:

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Где вектор индукции располагается по касательной к окружности описанной вокруг проводника. То есть не одного вектора, а множества векторов, не существующих на самом деле, поскольку даже их равнодействующая равна нулю!

Одно немаловажное замечание!!!!!! Полюсов у отрезка проводника с током нет. Полюса есть только у рамки с током!!!!!! По оси!!!!

А теперь посмотрим на опыт, сделанным Эрстедом, магнитная стрелка находится под проводом и первоначально до включения тока параллельна ему. После включения тока устанавливается перпендикулярно проводу.

Вопрос: а так ли абсолютно точно перпендикулярно? Или стремится к этой перпендикулярности? У Эрстеда не было прецизионных наблюдений, как то: точное измерение угла, качание плоскости стрелки. Скорость поворота стрелки. То есть динамические характеристики взаимодействия. Эти наблюдения и до сей поры не проведены. Хотя в наше время измерить индукцию да посмотреть динамику труда не представляет. Надо отметить тонкость еще Эрстедом отмеченную. Любое взаимодействие проводника с током и магнита подразумевает одновременное взаимодействие с магнитным полем земли, пренебрегать которым, скорее всего не стоит.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

Куда в данном случае направлен вектор??????? По идее у провода во все стороны от оси провода, а у магнитной стрелки по касательной к окружности вокруг провода.

Как привычно и рисуют

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

То есть и у провода и у магнитнойсстрелки вектор имеет одно направление, а это означает, что у отрезка провода есть полюса как уу магнита, почему-то направленные как и у стрелки. Это воплотилось в знаменитом правиле «буравчика», правый винт по направлению тока показывает направление вектора!!!! А магнитная стрелка притягивается, причем серединой к проводу.

Вывод:

По определению это вектор магнитной индукции не проводника, а магнитной стрелки !!!!!!!!! или множества стрелок вокруг проводника.

А у самого провода вектор магнитной индукции является круговым и определен быть не может. Только во взаимодействии с магнитом. Тогда правило буравчика отражает не вектор, а направление движения по кругу , взаимодействующего с магнитом. Причем направление это выбрано произвольно!!!!!! Исходя из произвольно выбранного направления в самом определении вектора магнитной индукции.

И как быть с тем, что проводник с током просто выталкивается из магнитного потока между полюсами подковообразного магнита, независимо от полюса и направления самого тока? В какую сторону в данном случае неважно, важно, что в нейтральную зону, свободную от магнитного потока. При этом сам магнит к проводу ПРИТЯГИВАЕТСЯ СЕРЕДИНОЙ.

Получается, что у провода надо выбирать конкретное направление вектора магнитной индукции в зависимости от того, где находится полюсной наконечник северного полюса магнита. То есть под углом к средней линии магнита.. Для двух проводов с током это будет нормаль между ними. Но это и будет неверно. Поскольку полюсов у отрезков проводников нет.

И это взаимодействие не вписывается в определение вектора магнитной индукции.

Вывод только один, нам нужен не вектор магнитной индукции, а вектор силы и момент силы. А направление, истинное надо определять опытным путем.

Такая же картина и с двумя проводниками с током. Опыты Ампера.

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

вот такое в школах больше тиражировать нельзя!

Такое впечатление, что при одинаковом направлении тока имеем два бесконечно плоских магнита, которые складываем разноименными полюсами, у одного северный полюс к нам, у второго от нас, и наоборот. ????? но ведь нет полюсов у провода. О силе и моменте силы уже было сказано. Получается, что имеем бесполюсное магнитное поле. В корне отличающегося от взаимодействия самих магнитов. В первом случае это линейный закон Ампера, во втором обратно пропорциональная зависимость от квадрата расстояния - закон Кулона!!! Ныне он классиками магнетизма не рассматривается, а описывается как курьез c магнитными зарядами. Но опыты были Кулоном проведены и от них не отмахнешься.

Одно немаловажное замечание!!!!!! Полюсов у отрезка проводника с током нет. Полюса есть только у рамки с током!!!!!! По оси!!!!

Не такая уж фигня Опыты Эрстеда.

А теперь надо посмотреть подвешенную рамку с током и применить к ней результаты Эрстеда в отношении отрезка. Правило буравчика и радиальное расположение магнитных стрелок. Все хорошо, если не считать одного но. Совершенно непонятно откуда берется вращение, действительно обнаруженное впоследствии Фарадеем в опыте. А дело в статичности, которую нам преподают. Эрстед же все рассматривал в динамике. В статике не рассматривают направлений поворота стрелок в зависимости от положения. Тенденцию к вращению определил Эрстед, но последователи, исключая Фарадея и Ампера, не занялись самой динамикой, а чисто по-пользовательски отнеслись к явлению, решив, что и сделанного ими предостаточно. Именно поэтому многие исключительно важные с точки зрения динамики, проведенные опыты остались за бортом, незамеченные. И до сих пор вращение и движение проводящих сред выдается как новое открытие, новые поля и новые магнитные взаимодействия. Имеются в виду монография небезызвестного Николаева. И множество публикаций на сайте http://ntpo.com/physics/opening/30.shtml и других сайтах.

В чем недостаток опыта Эрстеда. И что забыли экспериментаторы 19 века проверить. Вращающий момент не определили.

Какой можно предложить опыт. С известной индукцией магнита магнитной стрелки, меняя ток и расстояние от проводника определить зависимость изменения угла поворота стрелки, на основании чего можно определить вращающий момент. А, используя динамометр или весы определить силу притяжения стрелки к проводу, подвесив ее за среднюю линию.

Дополнительное предложение, провести опыт с проводом, имеющим плоскую конфигурацию, ленточным. Понаблюдать, есть ли отличия от первого опыта.

Выводы

Нет никакого вихревого магнитного поля, есть только впечатления от взаимодействия замкнутого тока, создающего свое поле со своей индукцией с полем постоянного магнита.

Разворачивается не просто проводника отрезок, разворачивается вся рамка в целом, но из-за больших размеров и сторонних сил она повернутся вся не может.

Продолжение: Об измерении силы тока в килограммах, как и должна измеряться сила

Фатьянов А.В. 2005-2010 Спб. 2017

Подписывайтесь на канал https://zen.yandex.ru/id/5ca7207a49beef00b4148895

Обсуждайте, спорьте, пишите письма Fatyalink@mail.ru