Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
2019-01-16
Все заметки
Электродинамическая индукция. Радиосвязь на ЭДИ

Первый класс эффектов, которые я собираюсь показывать Вам — это эффекты, производимые электростатической силой. Это сила, которая управляет движением атомов, обуславливает их столкновения, и порождает энергию тепла и света. Эта сила также служит причиной агрегации атомов бесконечным количеством способов, в соответствии с фантастическими проектами Природы, и образует все те изумительные структуры, которые мы видим вокруг себя.

Н. Тесла. Лекции «О свете и других высокочастотных явлениях»

Известно несколько способов переноса электрического потенциала на некоторое расстояние, но в этой работе мы будем рассматривать только два из них: электромагнитный и электростатический (рис. 1). На самом деле, всегда участвуют оба, но в зависимости от условий эксперимента один из них может преобладать. Можно даже назвать эти способы как Герцовский и Кулоновский, т.к. в первом случае потенциал переносится волнами Герца, а во втором, — с помощью Кулоновских полей. Перенос электромагнитной волной изучен достаточно хорошо, для него разработан довольно сильный математический аппарат и он используется практически во всех сферах радиотехники. Его мы будем приводить только для сравнения со вторым способом переноса — электрическим полем, точнее — полем зарядов, который до сих пор остаётся загадкой даже для профессионалов. Чтобы немного «приподнять занавес» мы поставим несколько экспериментов, наглядно покажем этот способ в действии и потом сравним с первым.
Перенос потенциала от S1 к S2 электромагнитной волной (слева) и электрическим полем (справа)
Рис.1. Перенос потенциала от S1 к S2 электромагнитной волной (слева) и электрическим полем (справа)
Согласно теории Максвелла, при изменении электрического поля всегда должно возникать вихревое магнитное поле. В нашей работе мы будем исследовать относительно низкочастотные изменения, при которых магнитное поле пренебрежимо мало даже при его теоретическом вычислении. Кроме того, есть все основания полагать, что на практике, внутри конденсатора, магнитные поля вообще не возникают [2,3]. Выводы из этих работ можно подкрепить работой трансформатора Тесла, высоковольтный конец которого подключается к уединённой ёмкости, которая, в свою очередь, образует конденсатор с поверхностью Земли. Из-за четвертьволнового распределения, вокруг этой ёмкости мы можем наблюдать только электрическое поле, а магнитное — образуется в токовой (земляной) части этого трансформатора.
1. Электродинамическая индукция и ток смещения
В уравнениях Максвелла рассматриваются два вида тока: ток проводимости и ток смещения. О первом — все знают очень хорошо, он течёт по любым токопроводящим материалам, при своём движении образует магнитное поле и его можно измерить обычным амперметром. А как быть, если на пути такого тока встречается диэлектрик? Ведь ток проводимости по нему течь не может.
Электрическая RC-цепь для переменного тока
Рис.2. Электрическая RC-цепь для переменного тока
Однако, мы знаем, что в цепи переменного тока, с последовательно включёнными генератором G1, конденсатором Cp и сопротивлением Rn, на последнем фиксируется разность потенциалов (рис. 2). Каким образом? Вот тут на помощь и приходит ток смещения, который возникает при любом изменении электрического поля во времени [1], он то и «проходит» через конденсатор.
Т.е. в цепях переменного тока один его вид переходит в другой совершенно естественно, настолько, что мы даже не задумываемся об этом и при расчётах таких цепей считаем, что это один и тот же ток!
Термин «электродинамическая индукция» был введен Дюдкиным Д.А. [4,5] на основе его опытов с движущимися заряженными телами. Главным в нём является плавный переход от стационарной к динамической электростатике, фактически, нового направления в физике. Здесь интересно то, что процессы происходят при изменении электрического поля во времени, т.е. по определению задействуются токи смещения. В своих опытах далее мы покажем, что с точки зрения переноса потенциала процессы происходят совершенно одинаковые: движется ли заряженное тело относительно незаряженного или же тела неподвижны, но одно из тел заряжается и разряжается с каким-то периодом. А ведь это то, что мы и наблюдаем в конденсаторе Cp на рис. 2. Поэтому в этой работе (и далее) мы будем использовать термин «электродинамическая индукция» (ЭДИ), как аналог тока смещения применительно к электростатическому способу переноса потенциала.
Ни рис. 1 были представлены два способа переноса потенциала, теперь второй из них можно назвать более точно: перенос электродинамической индукцией. Если в первом способе для этого используется поперечная волна, то во втором, по всей видимости, — продольная, о которой сейчас также ходит много легенд. Но рациональное зерно в этом есть, т.к. математический аппарат к ней только начал подводиться [6], а многие её параметры просто неизвестны, например, скорость распостранения такой волны, способность её прохождения через различные среды и т.п.
А вот зависимость амплитуды потенциала от расстояния между передатчиком и приёмником мы можем оценить. Ёмкость конденсатора Cp (рис. 2) уменьшается пропорционально расстоянию между его пластинами (d), следовательно разность потенциалов на Rn должна быть обратно пропорциональна этому расстоянию. Интересно, что точно такая же зависимость наблюдается и для поперечных волн, где напряжение на приёмной антенне обратно пропорционально расстоянию от передающей (в дальней зоне).
Далее, мы расскажем, как сделать необходимые инструменты для фиксации ЭДИ и проведём несколько опытов по «динамической электростатике», а ещё позже — повторим опыты Теслы, Попова и Маркони по электростатической связи.
 
1 2 3
Используемые материалы
  1. Википедия. Ток смещения.
  2. В.С. Гудыменко, В.И. Пискунов. Экспериментальная проверка существования магнитного поля, создаваемого токами смещения конденсатора.
  3. Задорожный В.Н. Ток смещения и его магнитное поле.
  4. Дюдкин Д.А. Научное открытие — электродинамическая индукция.
  5. Дюдкин Д.А., Комаров А.А. Электродинамическая индукция. Новая концепция геомагнетизма // Препринт НАНУ, ДонФТИ-01-01, 2001. – 70 с.
  6. А.К. Томилин. Основы обобщённой электродинамики.