Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения icon

Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения



НазваниеВзяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения
страница1/7
Дата конвертации27.06.2012
Размер1.16 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5   6   7





Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения. Конструктивный подход позволит упростить электродинамику на порядок, избавить ее от всех противоречий и неясностей, детально разобраться в физическом механизме электромагнитных явлений – прежде всего понять, что такое магнитное поле, откуда оно берется и куда исчезает в зависимости от взаимной скорости, а также решить те вопросы электродинамики, перед которыми эмпирическая теория была бессильна, и ряд «сторонних» вопросов, прямо или косвенно связанных с электродинамикой.


----------------------------------


Часть 1

Магнитное поле в нерелятивистском приближении. Силы Лоренца. Векторный потенциал.

^ Часть 2 (не опубликована)

Векторный потенциал (продолжение). Релятивистские уравнения поля и взаимодействий. Силы Лоренца (продолжение). Индукция Мейсснера. Динамика: индукция, самоиндукция, излучение. «Механизмы» релятивистских эффектов.

^ Часть 3 (готовится)

Некоторые следствия. Физическая сущность поля, неразрывная связь электричества и гравитации. Квантование поля.


Термин «Конструктивная» теория подразумевает получение выводов и следствий из анализа хорошо известных и надежно проверенных фактов физически осмысленным путем, и получение в результате этого анализа не только количественных результатов, но также и четкого представления о физических механизмах описываемых теорией явлений.


Такой подход уже сегодня позволяет приблизиться к объединению разрозненной мозаики физических теорий в единую, цельную картину мира. Чтобы этого достичь, теории необходимо привести к общему знаменателю, и для этого не нужны искусственные потуги: если теории корректны и соответствуют реальности, они сложатся сами по себе, автоматически.

Если же теории не складываются, то необходимо искать этому причины, а не стремиться скрестить их насильственно с помощью искусственных приемов, без понимания физики процессов. Корректные представления такое понимание дают всегда, а если понимания нет, значит, представления ошибочны.

Ерохин В.В.



ОСНОВЫ


^ КОНСТРУКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ


Часть 1

Магнитное поле в нерелятивистском приближении


Торез

2002

"Электричество - сила, хорошо изученная человеком.
Ее с успехом применяют для лечения болезней,
эта сила способна ускорять развитие растений".


(Из Лондонского еженедельника 1755 г.)


Примечательная цитата. До понимания связи электричества и магнетизма оставалось 65 лет, до рождения Фарадея – 44 года, до рождения Максвелла – 76 лет.

И сегодня все по-прежнему: имея впечатляющие практические успехи в использовании электромагнитных явлений, наука декларирует «хорошо изученные» электромагнитные явления, скромно умалчивая, что понимание реальной физики этих явлений отсутствует начисто.

^ Ниже мы это понимание получим.

Надежды современной физики найти выход из кризиса напоминают популярную некогда игру в 15, где можно бесконечно двигать квадратики с цифрами, надеясь, что они вот-вот станут в нужном порядке, стоит только приложить еще немного усилий, еще чуть-чуть.… Напрасно: нужно выковырять из коробки и поставить на место изначально неправильно вставленные фишки, - только после этого можно получить решение. Пока не исправлены заблуждения в основах физики, кризис физики будет только углубляться.

Одна из причин тупика – подмена физики формальными уравнениями, от которых не требуется какая-либо физическая интерпретация, отражающая механизм описываемых явлений. Физика должна быть «физической», математика – лишь инструмент, концентрированная логика.

В фундаменте физики полно давно забытых пробелов в знаниях, таких, как например, причина отрицательного знака гравитационного потенциала. Подобные проблемы считают пустяками, но как раз за этими «пустяками» лежит ключ к нерешенным проблемам физики. Стоило бы вспомнить пример Дирака с «неправильным» знаком электрона, который точно так же можно было отбросить и забыть.

Классическая электродинамика считается наиболее надежной и хорошо изученной областью физики. Десятки парадоксов и противоречий теории в расчет не принимаются, как несущественные детали: мелкие недостатки якобы не могут поколебать безупречность теории в целом. Пусть так. Но почему столь безупречная теория не способна объяснить ни один из описываемых ею эффектов?

^ Может ли абсолютно правильная теория, адекватно описывающая реальность, быть столь беспомощной? По определению – нет, не может. Несостоятельность электродинамики, лежащей в фундаменте физики, давно уже очевидна. Но копание в фундаменте, в основах науки, низменная натурфилософия – недостойное занятие для рвущейся к высотам формализма физики. Отсюда и результат: обилие необоснованных фантазий при отсутствии реального прогресса.

^ КОНСТРУКТИВНАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

© Ерохин В.В.

vev.50@mail.ru


ЭЛЕКТРОДИНАМИКА КАК ФУНДАМЕНТ ФИЗИКИ


Применение математических методов не

полезно, а вредно до тех пор, пока явление не

освоено на доматематическом, гуманитарном

уровне.

(Е.Вентцель, математик)


Я поставил перед собой задачу найти механизм электромагнитных взаимодействий в далеко не студенческом возрасте, поэтому имел возможность взглянуть на нее непредвзятым взглядом. При первом знакомстве с теорией бросается в глаза ряд проблем, которые опытные специалисты уже не видят, а студенты еще не видят, или стараются не видеть, поскольку перед ними ставят задачу не умничать, а выучить и правильно пересказать написанное в авторитетных учебниках. Упомяну только основные из первых впечатлений от знакомства с электродинамикой.

Прежде всего: магнитное поле является следствием движения зарядов, значит и должно следовать из уравнения поля движущихся зарядов, - по логике нужно только проинтегрировать поля зарядов тока, чтобы сразу получить силы Лоренца, ЭДС индукции, и т.п. Однако за 130 лет никто не удосужился сделать очевидное потому, что магнитное поле уже описано формально как ротор от векторного потенциала.

Следующее: как работает векторный потенциал? Если заряд движется перпендикулярно току, то (продольный) векторный потенциал тока изменяется, и возникает поле. Но если заряд движется параллельно току, то ни о каком роторе векторного потенциала речь идти не может.

В случае продольного движения заряда силу Лоренца можно объяснить появлением в движущейся системе отсчета скалярного потенциала Av, который будет иметь градиент, поперечный к току. Такой подход имеет физический смысл, но делается не так, поскольку в классической теории ротор векторного потенциала формально «работает» при любом направлении вектора скорости - за счет векторного умножения. Фокус простой и эффективный, но физически бессодержательный, - кого мы при этом хотим обмануть, природу или самих себя?

Далее, как следует понимать классический векторный потенциал? Будь справедлива баллистическая теория Ритца, тогда вопрос был бы более-менее понятен, но потенциал не «привязан» к заряду. Вразумительной интерпретации классического векторного потенциала теория не предлагает.

Потенциалы Льенара-Вихерта выглядят очень естественно и убедительно, но этого нельзя сказать об их выводе, убедительность которых близка к нулю. Потенциалы Льенара-Вихерта выводятся из уравнений Максвелла, для тока. Вопреки логике причина выводится из следствия, что всегда чревато ошибками.

Поле движущегося заряда обладает продольной симметрией, несмотря на то, что радиус Льенара-Вихерта в знаменателе уравнения такую симметрию исключает. Дело в том, что есть два численно равных радиуса, и полагается, что запаздывающий потенциал может быть выражен через любой из них. Нет: после подмены радиуса Льенара-Вихерта численным эквивалентом, получаем не тождественный, а совсем другой потенциал, который имеет уже другой градиент.

Вывод поля движущегося заряда содержит ошибки, которые видели многие, но убедили себя, что верить нужно не глазам своим, а авторитетным специалистам, написавшим сотни учебников. Увы, Козьма Прутков в своем высказывании имел в виду прямо противоположное.

Потенциалы и поля движущегося заряда аналогичны таковым для тока. Логика простая, как ломик: сера имеет желтый цвет, значит, атомы серы имеют желтую окраску; вода мокрая, значит молекулы воды жидкие, ток создает магнитное поле, значит и движущийся заряд создает такое же магнитное поле. Так ли? Ток имеет протяженность, но об отдельном заряде этого сказать нельзя. Интегральное поле множества зарядов протяженного линейного тока не может быть увеличенной копией поля отдельного заряда, и обратно, поле отдельного заряда не копирует поле протяженного тока.

Теория полна внутренних противоречий, которые разобраны в работах многих авторов, не буду повторяться. О неполноте теории говорил сам Максвелл, за полтора века успели свыкнуться, и не замечать.

И самый главный вопрос, который вызывает электродинамика: почему теория не способна объяснить ни один из описываемых ею эффектов? Причина может быть только одна – теория не адекватно описывает явления, построена на приближениях и численных совпадениях физически различных величин. В самой надежной, проверенной вековым опытом, и почивающей на лаврах теории далеко не все так гладко, как пытаются представить в учебниках. Однако попытки разобраться с проблемами предпринимались только в начальный период существования теории, затем были заброшены за полной безнадежностью.

Еще в 1954-м году Дж.Бернал в своей книге «Наука в истории общества» назвал кризис физики общепризнанным фактом. Закономерно, что этот кризис успешно углубляется, поскольку незавершенная электродинамика лежит в основаниях физики, и трудно назвать такую ее область, которая прямо или косвенно не опиралась бы на эту полную противоречий и ошибок теорию. Исправление ошибок электродинамики необходимо для дальнейшего развития физики. Это легко было сделать в начале 20-го века, но сегодня старые проблемы считаются уже не актуальными, поскольку наука «ушла далеко вперед», опираясь на противоречия и белые пятна, оставленные в ее фундаменте. Физика настолько углубилась в далекий от реальности формализм, что повернуть ее внимание к основам физики, к «устаревшей» классической электродинамике, очень непросто.

Тем более, теоретики считают, что проблемы электродинамики – это частные, чисто внутренние проблемы самой электродинамики, которые никак не затрагивают релятивистскую теорию, квантовую электродинамику, и уж, тем более, позднейшие теории. Однако современные «сверхтеории» проистекают, в конечном итоге, из симметрии уравнений эмпирической электродинамики - полной противоречий и не согласующейся с опытом теории. Так что проблемы далеко не частные.


^ УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА





Тот был Бог, кто начертал эти строки.

(Больцман об уравнениях Максвелла)


Зная состояние науки об электромагнитных явлениях до Максвелла и после него, восхищение Больцмана понять нетрудно. Но позднее в электродинамике стали обнаруживаться недостатки и внутренние противоречия, заставившие усомниться в божественном происхождении эти уравнений, и сегодня можно сказать, что электродинамика Максвелла представляют собой:

  • формально-математически – хорошее приближение к реальности, поскольку дает отличные численные результаты для широкого круга явлений, (хотя существуют и явления, ставящие теорию в тупик);

  • физически – только косвенно отражает реальность, используя некие близкие к реальным, но фиктивные величины, - по этой причине теория имеет внутренние противоречия и не способна объяснить на качественном уровне ни одно из описываемых ею явлений.

А иначе никак нельзя согласовать всю формальную успешность классической электродинамики с полной ее физической беспомощностью.

Максвелла упрекнуть не в чем – он создал начала теории. Нельзя создать все и сразу, без упущений и ошибок. Но подавляющее большинство физиков уверено, что искать ошибки в классической электродинамике – занятие не только неблагодарное, но и кощунственное, и за 140 лет эти ошибки не были исправлены. «Устаревшую» теорию вместе со всеми ее проблемами попросту задвинули в дальний ящик.

Исторически сложилось так, что электрическое и магнитное взаимодействия, считавшиеся ранее независимыми, так до конца и не были приведены к общему знаменателю, но только механически объединены электромагнитным формализмом. Почти невероятно, что магнетизм до сих пор остается «загадкой», его природа очевидна: магнитное поле порождается движением зарядов, следовательно, и выводиться должно из уравнений поля движущегося заряда.

Мир устроен очень просто, все его бесконечное многообразие построено практически из двух (!) типов частиц. Простым должно быть и его описание, сложно только понять эту простоту. Но современная физика идет по наиболее легкому пути, и, продолжая (уже на квантовом уровне) традицию флогистонов и магнитных жидкостей, без меры плодит все новые и новые сущности, совершенно забыв и о Бритве Оккама, и о словах Ньютона «Природа проста и не роскошествует излишними причинами». Сложность всякой теории, как правило, пропорциональна количеству заложенных в нее ошибок и беспочвенных гипотез.


ЭЛЕКТРОСТАТИКА


Физика начинается после того, как найден фактический механизм того или иного физического явления. До этого момента любые интеллектуальные построения можно охарактеризовать как заблуждения и фантазерство.

^ Евгений Орлов


Традиционно изучение предмета начинается со статики, как наиболее простого случая, когда все производные по времени равны нулю. Однако когда речь идет об электродинамике, то наиболее простой случай одновременно является и самым сложным. Что касается количественной стороны теории, то она проста. Заметно сложнее кинематика, именуемая почему-то магнитостатикой, и динамика полей, где не только усложняются зависимости, но и появляются качественно новые эффекты.

Что же касается качественного объяснения, то здесь все обстоит как раз наоборот. Сложные динамические эффекты мы можем не только описать количественно, но и объяснить их качественно (впрочем, классическая электродинамика этого не делает), тогда как «элементарное» электростатическое взаимодействие лежит пока за пределами нашего понимания (не совсем так). Объяснить метаморфозы поля в динамике неизмеримо проще, чем объяснить сам факт существования поля, его физическую сущность. Динамические эффекты – вторичны. Качественное объяснение всегда сложнее и глубже формального количественного описания.

Как правило, количественная теория создается и используется практически раньше, чем приходит понимание реальной физической сущности описываемых явлений. После такого понимания в теорию неизбежно вводятся коррективы, поскольку корректная теория была бы ясна изначально.

Электростатика заряда предельно проста. Но квант электромагнитного поля, излученный элементарным зарядом, при определенных условиях может породить электрон-позитронную пару, - частицы, обладающие качествами, отсутствующими у «материнского» поля: массой покоя и зарядами. Потеряв энергию, электрон породил себе подобных. Статика вновь появляется на самой вершине динамики (уже квантовой), как результат и конечный итог ее. Электрон рождается из кванта поля, излученного электроном же. Древняя проблема яйца и курицы представлена здесь в новом качестве.

Таким образом, электростатика – не только начало, но и конец электродинамики, высшая и наиболее сложная ее задача, решение которой и приведет к целостности физики.

Законы электростатики хорошо известны, сомнений не вызывают, их мы рассматривать не будем, однако в последней части книги вернемся к этому вопросу, чтобы попытаться в первом приближении понять физическую сущность электрического, а заодно и гравитационного поля.


ЭЛЕКТРОКИНЕМАТИКА.


Глава 1

^ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ТОКА В КЛАССИЧЕСКОМ ПРИБЛИЖЕНИИ


Вся энергетика держится на силе Лоренца,

Однако попытки понять, откуда эти силы берутся,

прекратились за полной безнадежностью, кажется,

еще во времена Холла.

О.Митрофанов


Изложение следовало бы начать с потенциалов Льенара-Вихерта, из которых и следует вся электродинамика, но начнем с понятия нейтрального поля тока, которое поможет наполнить теорию внятными причинами вместо постулатов типа «магнитное поле возникает…».


§ 1-1. ПОЛЕ НЕЙТРАЛЬНОЙ НИТИ

Рассмотрим бесконечно длинную прямую заряженную нить с постоянной линейной плотностью заряда ?x = dq/dx, (рис.1.1).



Рис.1-1. Поле элемента заряженной нити.

Из точки Р, отстоящей на расстоянии R0 от нее, под элементарным углом d? виден участок нити dx = R0d? /sin2?. Этот участок нити несет заряд

, (1.1)

который создает в точке Р статическое поле

. (1.2)

Как видим, в выражении (1.2) для элемента поля все величины постоянные.

Любой из участков нити dx = R0d? /sin2?, видимый из точки Р под одним и тем же элементарным углом d?, будет создавать в этой точке одинаковый по модулю элемент поля . Поскольку заряд dq изменяется обратно пропорционально квадрату радиуса R2, модуль элемента поля не зависит от угла ? и является величиной постоянной (при заданных значениях R0 , ?x , d?).

Поле элементов бесконечно длинной заряженной нити показано на рис.1-2.



Рис.1-2. Поле элементов бесконечно длинной заряженной нити (d? = const, 0 < ? < ?), , , где .

Эквивалентом заряженной нити является заряженный полувиток с радиусом R0 (рис.1-3).



^ Рис.1-3. В статике поле полувитка и поле заряженной нити эквивалентны.


Если две нити, несущие равную, но противоположную по знаку линейную плотность зарядов, сложить вместе, то их поля, естественно, скомпенсируются.




^ Рис.1-4. Поле бесконечно длинной прямой нейтральной нити. Векторы полей элементарных участков dx = R0d? /sin2? всюду лежат в плоскости нити.


Электрическое поле бесконечно длинной нейтральной нити в произвольной точке ^ Р показано на рис.1-4. Векторы напряженности поля dЕ всюду лежат в плоскости тока, ? dE всюду равен нулю.

Несмотря на то, что поле нейтральной нити равно нулю, его просто не существует, вовсе не лишено смысла утверждение, что это несуществующее поле имеет определенную структуру: нейтральность каждой точки пространства вокруг нити обеспечивается симметричной розеткой векторов dE , расположенных в ее плоскости.


§ 1-2. ПОЛЕ ЭЛЕМЕНТА ТОКА - КЛАССИЧЕСКИЙ ВАРИАНТ.


Рассмотрим бесконечно длинный прямой линейный ток. Схематически представим его как две противоположно заряженные нити, совмещенные на одной оси х и движущиеся относительно друг друга со скоростью uх . Наблюдатель Р находится на расстоянии R0 от тока и неподвижен
относительно положительно заряженной нити, как показано на рис.2-1.




^ Рис.2-1. Поле элемента тока до и после включения тока.


Выделим произвольный участок тока, видимый из точки Р в секторе d? под углом ? к оси x (к вектору скорости uх), Этот участок удален от наблюдателя Р на расстояние Rзап. = R0/sin?, и несет заряды q+ = ?+dx и q = ?dx, где dx = Rзап.d?/sin?. В статике поля этих зарядов нейтрализуют друг друга, но в токе это не совсем так. Найдем поле элемента тока в точке Р спустя время t = (Rзап/c) после включения тока в момент t = 0.

Уравнение поля элемента тока будет иметь физический смысл только в том случае, если запаздывание потенциалов от dq+ и dq будет одинаковым. До включения тока (рис.2-1a) поля совпадающих положительно и отрицательно заряженных элементов тока численно равны и противоположно направлены. После включения тока в момент t = 0 отрицательные заряды начинают двигаться, и изменение их поля достигнет наблюдателя в момент t (рис.2-1b). В результате элемент тока имеет дипольный момент. В дальнейшем, если ток постоянный, дипольный момент будет сохраняться, или же изменяться соответственно изменению тока.*


Итак, в момент = 0 координаты зарядов dq+ и dq совпадают. Поле движущегося заряда (vx = u) в классической электродинамике описывается уравнением (6.3) :

,

(6.3а)

.

Такое поле создадут в точке Р движущиеся со скоростью uх отрицательные заряды dq- тока.

Примечание: Здесь и в дальнейшем, ввиду осевой симметрии прямого тока, компоненту поля мы не рассматриваем, понимая под любую поперечную к току компоненту поля вообще.

Неподвижные положительные заряды тока dq+ создадут в точке Р поле





где

(10.3)

(10.4)

Уравнения в таком виде получатся довольно громоздкими но, учитывая малую скорость носителей тока, u<< c, можно упростить их, записав поле положительных зарядов в виде:





где ? - угол между Rзап. и осью х,

и поле движущихся отрицательных зарядов тока в виде





Суммарное поле элемента тока будет равно:



,

откуда после преобразований получаем









Пренебрегая членами высших порядков по и/с, а также полагая (1 – ucos? /c) ? l , можно записать приближенно



(2.1)



Как видим, поле элемента тока очень напоминает поле обычного статического диполя с той, однако, разницей, что расстояние dx между зарядами диполя в данном случае не постоянно, а пропорционально радиусу: ∆x/R = ux /c, поэтому в отличие от статического диполя, поле элемента тока убывает обратно пропорционально квадрату радиуса, а не третьей его степени.

Подставляя dq = ?Rзап.d?/sin? = ?R0d?/sin2?, запишем поле участка тока (2.1) в виде



(2.1а)



(Напомним, что здесь ?х - линейная плотность заряда, и ?хux = I.

Поле элемента тока (2.1а), следующее из (6.3).показано на рис.2-2.



Рис.2-2. Поле элемента тока из классического уравнения (2.1а), и полученное из него интегральное поле тока.


Мы получили поле элемента тока, следующее из классического уравнения поля (6.3). Каждый элементарный участок тока обладает дипольным моментом, обусловленным разностью запаздывающих полей неподвижных положительных и движущиеся отрицательных зарядов.

Эмпирическая теория получает подобное выражение для магнитного поля и отмечает его сходство с электрическим диполем, не понимая, что это и есть электрический диполь, поле элемента тока, которое разделили на скорость света. Но полученное выражение (2.1), (2.1а) не может быть верным вот по какой причине.

Интегральное поле бесконечно длинного прямого линейного тока (как и замкнутого постоянного тока) должно быть равно нулю, однако из уравнения (2.1а) следует статическое продольное поле

(2.2)

Это очень сильное поле, такое поле действовало бы на заряд, движущийся в магнитном поле тока со скоростью (?/4)с. Здесь мы рассматривали бесконечно длинный прямой линейный ток; но проинтегрировав по замкнутому контуру, получим такое же продольное поле. Однако «закольцованное» постоянное потенциальное поле – полный абсурд.

^ Никакого отношения к ??(ЭДС)/?lx это поле, естественно, не имеет.

Таким образом, опираясь на классическое уравнение поля движущегося заряда (6.3), мы пришли к расхождению как с опытом, так и со здравым смыслом.


-------------------------

* - Классическая теория придерживается на этот счет иного мнения, полагая, что запаздыванием в статике следует пренебрегать, и поэтому должны совпадать текущие координаты движущегося и неподвижного зарядов. Ошибочность этого положения самоочевидна: нельзя складывать поля, которые расходятся во времени; неважно, что поле положительных зарядов стационарно, так как мы рассматриваем систему зарядов, и ее поле зависит от состояния системы в запаздывающий момент времени.

Магнитные взаимодействия имеют место только при взаимном движении заряда и тока, когда системе отсчета движущегося «пробного» заряда скорость положительных зарядов тока не равна нулю, - поэтому игнорировать запаздывание их потенциала нельзя. Запаздывание не зависит от скорости в диапазоне скоростей –c < v < c, и делать исключение для скорости v = 0 нет никаких оснований. 


§ 1-3. СИЛЫ ЛОРЕНЦА ИЗ КЛАССИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ ПОЛЯ.


Несмотря на полученное в предыдущем параграфе расхождение с опытом, есть смысл рассмотреть полученное поле тока в движущейся системе отсчета, результат будет интересен.

Вернее, воспользовавшись принципом относительности, мы рассмотрим поле движущегося проводника с током в системе отсчета неподвижного наблюдателя что, собственно, одно и то же, по крайней мере при v<<c .



Рис.3-1. Поле элемента движущегося проводника с током

Пусть проводник с током Ix движется с постоянной скоростью v под углом ? к вектору ux . Выделим элементарный участок тока, видимый из Р под углом ? к оси x. Этот участок в секторе d? имеет длину dx = R0d?/sin2? и содержит заряды dq+ = ?+dx и dq- = ?dx . За время запаздывания t = Rзап./c участок тока переместится на расстояние vt , отрицательные же заряды кроме того переместятся вдоль оси x на расстояние ux t , как показано на рис.3-1. Дипольный момент участка тока будет тот же, что и в статическом случае, но эффективный радиус изменится.

Поле движущегося заряда в точке Р будет равно (покомпонентно)



(6.3)



Здесь (z' = 0); компоненты поля выражены в координатах x,? y,? соответственно параллельных и перпендикулярных вектору скорости v, (рис.3-1.) причем для положительных и отрицательных зарядов эти векторы разные,

v+ = v,

v? =

Подставив в уравнение (6.3) значения t = Rзап./c; x' = Rзап.cos(?-?); y' = Rзап.sin(?-?), приведем уравнение к виду



.

Далее, подставив сюда значения cos(? – ?) = (cos?·cos? + sin?·sin?)
и sin(? ?) = (sin?·cos? - cos?·sin?), запишем:





Полученные значения поля приводим к координатам (х0 , у0):





Подставив сюда значения , после преобразований имеем компоненты поля в координатах х0 , у0:





Теперь, учитывая различие скоростей положительных и отрицательных зарядов тока, , , , получаем компоненты поля отдельно для положительных и отрицательных зарядов:









Здесь мы пошли на некоторое упрощение, полагая u<<v, и пренебрегая различием скоростей v+ и v в релятивистском коэффициенте . Сложив теперь поля положительных и отрицательных зарядов, получаем поле движущегося со скоростью v элемента проводника с током:



,



.

Поскольку уравнение крайне громоздко, отбросим члены высших порядков малости, оставив только несколько первых членов ряда. В нерелятивистском случае также отбросим коэффициенты (1 – v2/c2) и (1 – v2cos?/c2) и, кроме того, подставим cos? = vx и sin? = vy :



(3.1)



Этот результат можно получить проще, изначально разделяя скорости vx и vy . Пользоваться же потенциалами в данной задаче мешают радикалы в классическом уравнении потенциала движущегося заряда (5.4), (5.5)..

Подставив теперь в (3.1) значения заряда dq = ?R0d?/sin2? и радиуса Rзап.R0/sin?, и проинтегрировав вклад в поле всех участков тока, получаем искомое поле движущегося со скоростью v бесконечно длинного прямого линейного тока. В системе отсчета неподвижного наблюдателя Р в нерелятивистском случае v<<с это поле равно



(3.2)



Подставив значение тока Ix = ?xux и магнитную постоянную ?0 = 1/?0c2 , имеем

;

(3.3)

.

Интегральное поле из уравнения (3.2) поля прямолинейного (l = ) проводника с током, деленное на скорость v, равно магнитному полю В = эмпирической теории, которое, будучи обратно умноженным (векторно) на скорость v, и дает силы Лоренца.

Однако, из (3.2), (а в конечном итоге из (6.3)), эти силы получаются искаженными:

,

(3.4)

,

где - статическое продольное поле (2.2).


И того, в случае движущегося проводника с током классическое уравнение электрического поля (6.3) приводит к формуле Лоренца

,

но только искаженной: поперечное поле получается вдвое завышенным, и остается полученное ранее статическое продольное поле тока (2.2).

Такие же отклонения получаются и у замкнутого тока любой конфигурации.


Тем не менее, результат обнадеживает: простым суммированием радиальных электрических полей движущихся отрицательных и неподвижных положительных зарядов тока мы получили магнитное поле тока и силы Лоренца, - пусть даже в искаженном виде и на фоне несуществующего продольного поля тока. Едва ли можно сомневаться в истинной природе магнитных взаимодействий, которые определяются дипольными моментами элементов тока. Магнитные взаимодействия обеспечиваются центральными силами. Что же касается отклонения от реального значения сил, и статического продольного поля тока, - им следует найти причину.


В качестве возможной причины появления продольного поля тока можно привести тот факт, что при выводе уравнения поля элемента тока мы совместили неподвижный положительный заряд с запаздывающим положением движущегося отрицательного заряда, чтобы обеспечить целостность системы (dq+, dq-) зарядов, тогда как согласно существующим представлениям (или заблуждениям) следовало бы игнорировать запаздывание и совместить его с проекционной координатой движущегося заряда, (разведя при этом поля во времени) – именно таким образом получается эллипсоид Хэвисайда (§7). Но это действие не только противозаконно, но и исключает возможность получения поля (2.1а), которое из уравнений Максвелла все-таки получают [Ландау и Лифшиц, Краткий курс теоретической физики, кн.1  Механика,  Электродинамика, гл.XII,  §65,  ур-ние (66.4)].

Это одно из скрытых противоречий классической теории: поле (2.1а) (деленное на «с») можно получить только в том случае, если запаздывающие координаты покоящегося и движущегося зарядов совпадают. В то же время, при рассмотрении поля движущегося заряда (см. § 1-7 «Эллипсоид Хэвисайда») теория забывает о запаздывании и делает исключение для скорости v = 0, совмещая текущие координаты покоящегося и движущегося зарядов, - хотя для получения уравнения (2.1а) необходимо совмещать запаздывающие координаты. В эмпирической электродинамике уравнения (2.1а) и (7.1), (7.2) получают совершенно независимо, и без понимания сути происходящего, поэтому связь между ними не просматривается, и противоречие не замечается.


Впрочем, в теории есть и множество явных противоречий, которые за прошедший век детально разобраны многими авторами, а в последние десятилетия стали известны и экспериментальные факты, которым электродинамика откровенно противоречит. Несмотря на это, официальное мнение гласит, что «…до настоящего времени не было обнаружено ни одного эффекта, который потребовал бы видоизменения уравнений Максвелла» (из Википедии). Очень некомпетентное мнение.

Игнорировать известные противоречия опыту и продолжать упорствовать в безупречности эмпирической теории, значит откровенно обманывать целые поколения учащихся, но и сознательно тормозить развитие науки.


Поступив согласно классическим представлениям, т.е. проигнорировав запаздывание и совместив неподвижный положительный заряд с проекционной координатой движущегося заряда, мы сразу избавимся от проблемы: продольное поле тока исчезнет, поскольку исчезнут дипольные моменты элементов тока; но вместе с ними мы потеряем и магнитные взаимодействия, имеющие причиной те же дипольные моменты. И вместо причин нам вновь придется довольствоваться постулатами, что, мол, магнитное поле существует, а почему существует - на то есть воля божья.


Трудно было бы предположить, что силы, столь близкие к силам Лоренца, у нас получились в результате случайного совпадения, а на самом деле природа магнитного поля принципиально иная (В = rotA), и не имеет ничего общего с дипольными моментами элементов тока.

Гораздо вероятнее вторая причина - ошибочность уравнения (6.3). Благо, проверить это уравнение прямым экспериментом невозможно, а косвенные эксперименты могут только допустить или опровергнуть справедливость какого-либо положения, но не могут доказать его.


Проанализируем истоки этого уравнения.

  1   2   3   4   5   6   7




Похожие:

Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconПановский В., Филлипс М. "Классическая электродинамика" (М.: Физматгиз, 1963)
Тем самым мы приходим к необходимости распространить на электродинамику принцип относительности. Следовательно, необходимо изменить...
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconЭлектромагнитное поле Уравнения Максвелла и их ограниченность
Тем не менее, разработка подобных моделей в прошлом принесла большую пользу, именно эти модели легли в основу всей теории электромагнетизма...
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения icon8. взаимодействие между движущимися частицами. Сила лоренца в настоящее время считается, что аналитическое выражение для силы Лоренца не выведено из уравнений Максвелла или специальной теории относительности
Обычно выражение для этой силы получают из уравнения Лагранжа для динамики частицы, в котором функция Лагранжа подбирается в таком...
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconАналогия между эфиром и упругими телами*
Уравнения Максвелла и Лоренца в случае чистого [свободного от вещества] эфира принимают форму, во многом напоминающую форму уравнений...
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconКорнева М. В., Кулигин В. А., Кулигина Г. А
Итак, если освободить преобразование Лоренца от ошибок и фантазий А. Эйнштейна, сохранив математический формализм уравнений Максвелла,...
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconИ всё же она меняется…
Хладни), электродинамику (баллистическая теория Ритца – бтр), атомную физику (магнитная модель атома). И лишь ранняя смерть учёного...
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconОб одном простом выводе преобразований лоренца
Приведен анализ математической части вывода Эйнштейном преобразований Лоренца в его работе от 1917 года «О специальной и общей теории...
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconОб одном простом выводе преобразований лоренца
Приведен анализ математической части вывода Эйнштейном преобразований Лоренца в его работе от 1917 года «О специальной и общей теории...
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconИсследования по электричеству и магнетизму
Клерка Максвелла, в которой были обобщены многие исследования по электромагнетизму, проведённые Томсоном с начала своей научной деятельности....
Взяв за основу эмпирическую электродинамику Максвелла-Лоренца, логически выведем основные уравнения конструктивной теории, критически переосмыслив и исправив заложенные в существующую электродинамику ошибки и заблуждения iconВзяв операцию
Теперь покажем, что рассмотренных уравнений, которые были получены только из анализа полей рассеянных частицами сферических волн,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов