Текст книги "Идеи по атомной механике. Открытие физической основы для теории всего"

МЕХАНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ _{мой опыт с электричеством}

Андрей Чемезов. 26 марта 2023

Все загадки электричества объясняются только механикой.

I. Механика ионизации

Если вы не будете представлять себе механику притяжения и отталкивания зарядов, то будете действовать вслепую и эдак никогда не закончите с экспериментами. Это нужно объяснять ещё в школе. Заряд означает вращение. Одно и то же вращение, если смотреть на него сверху и снизу, положительное и отрицательное. Поэтому с большинства частиц регистрируется и положительный, и отрицательный заряд. Такие частицы называются диполями. Ионы – это либо положительные, либо отрицательно заряженные частицы, точнее сказать они регистрируются как либо положительные, либо отрицательные. Почему? Потому, что они представляют собой сильно вытянутое вращение, подобие тонкой спирали, струны, на одном конце которой всегда будет положительный заряд, а на другом конце отрицательный. Но! Все частицы соориентированы гравитационным полем, а гравитационные поля есть везде: и на Земле, и в космосе, и у Солнца, и у планет. Поэтому ориентация частиц почти никогда не меняется, и возникает упорядоченная регистрация ионов как либо положительных, либо отрицательных зарядов. Как правило, положительные и отрицательные ионы соседствуют на небольшом расстоянии друг от друга, но иногда это расстояние может быть значительным, а в космических масштабах – очень значительным.

Положительные заряды притягиваются к отрицательным по той причине, что их поля вкручиваются друг в друга, верх вращения отрицательный и низ вращения положительный находятся на одной оси не только внутри одной частицы, но и в паре частиц, если они находятся одна над другой.

Так механически выглядит притяжение и отталкивание зарядов. А ионы – это концы цепочки зарядов. Молния мчится туда, где нить зарядов длиннее, потому что сама молния несёт в себе концентрацию положительных ионов. Чтобы поймать положительный солнечный ион, нужны концы ионных нитей, состоящие из отрицательных зарядов. Два противоположных знака сцепятся друг с другом механически и появится электрический ток. Так выглядит механизм ионного взаимодействия.

Следует учитывать, что сильные ионы образуются там, где электрический ток не может течь, то есть в диэлектрике, а исчезают там, где электрический ток начинает течь, то есть в проводнике. Для образования ионов нужно электрическое поле. Оно упорядочивает диполи, как и магнитное поле (магнетизм – это вообще тень электричества, притяжение и отталкивание электрических зарядов называется магнетизмом, а заряды всегда либо притягиваются, либо отталкиваются, поэтому магнитное поле всегда стоит рядом с электрическим, как его тень). Диполи притягиваются друг к другу своими разноименными зарядами и в электрическом поле образуется длинная заряженная нить, которая с одного конца регистрируется как положительный ион, а с другого конца как отрицательный ион. Но если мы рассматриваем тот же самый процесс в твёрдом веществе – диэлектрике, то там всё упорядоченно и хорошо видно, как последовательно соединённые электрические цепи диполей дают противоположного знака заряды на разных концах диэлектрика. Причём последовательное соединение зарядов-диполей даëт рост напряжения (так же, как если вы будете соединять последовательно батарейки, например типа AG), а параллельное сложение цепей диполей даëт рост тока в проводнике. Оба этих фактора принимаются во внимание при проектировании обкладок конденсаторов; ёмкость конденсатора зависит от площади диэлектрической прокладки в нём, а напряжение, которое способен выдержать конденсатор – от толщины этой прокладки.

Электрический ток существует только в проводнике, а электрическое напряжение существует и в проводнике, и в диэлектрике. При заряде конденсатора дипольные цепи в диэлектрической прокладке конденсатора увеличивают свою длину, а при штатном разряде конденсатора они плавно уменьшаются. При пробое конденсатора они распадаются, происходит мгновенный разряд, что иногда выглядит как взрыв конденсатора.

Если в качестве диэлектрического слоя брать газ или космический вакуум, то в нëм получаются длинные, вытянутые нити зарядов, которые чертыпыхаются как волосы девушки. Такие заряды обладают колоссальной энергией в космосе, но не за счёт скорости движения от источника излучения, а за счëт скорости вращения самой цепочки зарядов. Ведь заряды обладают массой, которая, при вращении, даёт кинетическую энергию. Получается, что ионная нить обладает кинетической энергией вращающихся в ней зарядов. Эта энергия формирует нить и передаётся нитью со скоростью света с одного конца нити на другой. В роли приёмника окажется любое физическое тело, которое встанет на пути передачи энергии этой нитью. Что, конечно, очень плохо, как для электроники, так и для человека в космосе.

Движение и вращение небесных тел, космических объектов, может как усиливать, так и ослабевать воздействие ионных нитей на них.

Чем быстрее вращаются ионные нити зарядов, тем мощнее воздействие ионизированного и электромагнитного излучения.

Если бы радиация и другие виды электромагнитных излучений состояли бы из потока движущихся высокоэнергетических частиц, то, учитывая скорость предполагаемого потока, а она равна скорости света, Солнце на глазах теряло бы массу. К тому же, поток должен где-то заканчиваться, бить по планетам, как из брандспойта, по Марсу, по Луне – там что, постоянно растëт насыпь, образуемая потоком солнечных частиц? Нет, конечно же, ничего подобного не наблюдается. На Луне есть кратеры, в которые никогда не заглядывает Солнце. И эти кратеры ничем не отличаются от обычных.

Можно сказать, что все регистрируемые космические ионы имеют хвосты, которые представляют собой заряженные нити энергии. Вблизи Солнца вдоль этих нитей энергии текут потоки солнечного вещества – вещество притягивается к ионным нитям! Вещество формирует солнечную корону.

То же касается и вещества комет, подлетающих к Солнцу. За кометами тянутся длинные хвосты.

То же касается и вещества комет, подлетающих к Солнцу. За кометами тянутся длинные хвосты. Часть ионных нитей отрывается от Солнца, или смещается друг к другу под действием магнитного притяжения, образуя замкнутые линии солнечной короны

Часть ионных нитей отрывается от Солнца, или смещается друг к другу под действием магнитного притяжения, образуя замкнутые линии солнечной короны, наблюдаемые в телескоп за счёт притягиваемого к ионным нитям вещества.

А вблизи поверхности Земли аналогичные ионные нити, но размерами намного меньше. Чтобы приподнять их, используют молниеотвод. Верхний конец молниеотвода насыщается ионными нитями, растущими от земли, от заземления, поэтому молния цепляет их и бьёт в молниеотвод, а не абы куда.

II. Механика проводимости (электрического тока в проводнике)

Заряд – это вращение.

Вращение от заряда к заряду может передаваться как вдоль, так и поперёк. Вдоль (по осевой линии вращения) передаётся только напряжение. Поперёк (перпендекулярно линии вращения) передаëтся ток и напряжение.

Продольное вращение образует ионные нити зарядов в газообразной диэлектрической среде.

В твëрдом диэлектрике продольное вращение образует последовательные электрические цепи, состоящие из отдельных зарядов, как из маленьких батареек размером с атом или с молекулу.

Что касается жидкой среды, то нужно иметь о ней представление, соответствующее её свойствам. Заряды в жидкости не имеют вертикальных молекулярных связей, этим они подобны зарядам в газе, но имеют горизонтальные молекулярные связи, этим они подобны зарядам в твëрдом веществе. Горизонтальные молекулярные связи в жидкости образуются благодаря тому, что все частицы в жидкости соориентированы магнитным полем планеты, я так полагаю исходя из наличия круговых океанских течений. По сути, жидкость – это тончайшие слои твëрдого вещества, наложенные друг на друга. Если брать эти слои в отдельности, то они выглядят как плëнка, ими создаëтся поверхностное натяжение воды, например, оболочка пузырей, пены, а если брать эти слои вместе, то они начинают продольно скользить, как пачка листов бумаги, образуется текучесть жидкости. Но нужно учитывать, что эта текучесть возможна только под действием гравитации планеты, в невесомости жидкость не течëт. В невесомости жидкость образует плëночные пузыри (водяной шар в невесомости – это множество пузырей, вложенных один в другой). Уберите земную гравитацию, и вы сразу поймëте, что представляет собой жидкость – это одномерный твëрдый материал, наподобие плëнки, связанный в одной плоскости, а не в объёме, как привычное нам твёрдое тело.

Поскольку молекулярные связи в плоскости сильны, материал замыкается в пузыри. Он и в условиях гравитации планеты стремится это делать, но тут у материала появляется такое свойство как текучесть, и он меняет форму, становится жидкостью. То есть, повторю, жидкость может существовать только в условиях гравитационного действия планеты, под действием гравитации твëрдый, многослойный одномерный материал с электрическими зарядами на разрывах, начинает течь.

А вот многомерный твердый материал в условиях гравитации не течëт, он сохраняет целостность своей структуры, геометрию которой гравитация чуть-чуть нарушает, что характеризуется таким свойством как вязкость.

В диэлектрике оси зарядов подвижны. Именно поэтому они могут менять ориентацию под действием электрического поля и выстраиваться в последовательно соединëнные электрические цепи.

В проводнике оси зарядов не подвижны. Именно поэтому они не меняют ориентацию под действием электрического поля и проводят электрический ток. Каким образом это происходит? Как выглядит механика проводимости твёрдого тела? Всё очень просто. Заряды расположены параллельно друг другу. Их удерживают в таком состоянии силы внутриатомного притяжения. Заряды вращаются (само слово заряд в физическом смысле уже означает вращение; когда я говорю, что заряд неподвижен, я имею в виду фиксированное вращение). Заряды вращаются, увеличение скорости вращения приводит к тому, что диаметр зарядов увеличивается, они входят в механическое сцепление друг с другом и начинают передавать свою энергию вращения другу другу как шестерёнки в зубчатом механизме. Только сцепление происходит не зубцами, а вихревыми полями. При достаточной жёсткости сцепления энергия тока проходит по проводнику почти без потерь, со скоростью света. Свойства проводника на скорость тока не влияют. Если вы возьмёте ряд идеальных шестерёнок, у которых нет никакой подвижности, кроме осевого вращения, то у вас получится такая же мгновенная передача энергии, от первой шестерёнки к последней.

Но самое интересное – как эти шестерёнки вращаются? Подумайте – как? Они вращаются навстречу друг другу! Таким образом через один вы будете регистрировать положительный и отрицательный ионный заряд. И вот, какой-то умник, прошу прощения, снимая эти показания, решил, что данная картина подтверждает движение электронов в цепи электрического тока и даже определил скорость их движения – несколько миллиметров в секунду (не знаю, может рука тряслась у него). Но что на самом деле зарегистрировал прибор? Он зарегистрировал вращения зарядов по часовой и против часовой стрелки через один. Детектировать на таком микроскопическом уровне можно только вращение. Именно поэтому штука, которая детектирует вращение, называется электронный микроскоп. Она ничего не видит. Она только чувствует иглой направление статического тока (заряда) к игле и от иглы, и в зависимости от этого направления определяет, положительный или отрицательный заряд оказал воздействие на иглу микроскопа. Всё остальное учëные домысливают и дорисовывают сами, пытаясь интерпретировать процессы, происходящие в проводнике. Они делают это c некоторой долей наивности, поэтому комментировать их интерпретации довольно тяжело.

Сопротивление току у проводника тем меньше, чем меньше «люфт и шатание шестерёнок» под действием электрического поля, то есть чем меньше ось вращения заряда отклоняется от вертикали, тем выше проводимость тока у проводника. А отклоняется она от вертикали потому, что плюс притягивается к минусу! В диэлектрике отклонение максимальное, что приводит к стыковке зарядов друг с другом под действием электрического поля в последовательные цепи и вместо проводимости электрического тока они дают собственное напряжение цепи, что фиксируется мультиметром как падение напряжение на проводе.

Идеальных проводников не бывает, так же как не бывает идеальных диэлектриков, любой материал – это что-то среднее между тем и тем.

В «Механике ионизации» я отметил, что напряжение цепи диэлектрика в конденсаторе определяется длиной этой цепи, а ток, который может дать конденсатор, зависит от количества этих цепей. Так вот, ток конденсатором выдаëтся за счёт вращения цепей зарядов в диэлектрике, так же, как в проводнике. Это вращение подхватывается электродами конденсатора, которые состоят из токопроводного материала, и далее идëт по проводнику в цепь.

Интересно, что максимальная плотность тока всегда наблюдается на поверхности проводника, плотность тока падает в равной мере как к центру проводника, так и во внешнюю среду от поверхности проводника, по крайней мере такое утверждение существует в книгах по электрике. Это значит, что энергия вращения никак не связана с материалом проводника, она только передаëтся им. Но чем выше качество материала как проводника – тем выше коэффициент передачи тока. Как, впрочем, и в любом маховике – вращением запасается энергия, она не связана с какими-то там блуждающими электронами, обьем энергии зависит только от скорости и объёма вращения. Ну, и от плотности массы маховика, если быть точным.

Чем толще провод, тем больше тока он проводит.

Чем массивнее маховик, тем больше энергии вращения он запасает.

Передача напряжения от толщины провода практически не зависит. Но чем больше напряжение, тем дальше распространение тока от поверхности проводника (по этой причине высоковольтные провода имеют более толстую изоляцию, препятствующую перетеканию тока на «облокотившиеся» на них проводники). Характер распространения тока указывает, во-первых, на длину дипольных цепей, участвующих в передаче напряжения, во вторых, указывает он на то, что дипольные цепи в проводнике расположены поперёк направлению тока, в-третьих такое положение дипольных цепей указывает на то, что они неизбежно будут ионизировать диэлектрический материал, примыкающий к проводу, в том числе воздух. И действительно, так оно и происходит.

Чем длиннее дипольная цепь в проводнике – тем больше напряжения она передаëт и таким же образом выстраивает соседнюю дипольную цепь. Поперёк току.

Но если дипольная цепь в проводнике выстроится вдоль направления тока, то есть вдоль проводника – она будет диэлектрической, и будет препятствовать прохождению тока через проводник.

Таким образом подвижность зарядов в проводнике всë-таки есть, но это небольшая подвижность вдоль оси, возникающая при изменении напряжения, в отличии от диэлектрика, где заряды настолько подвижны, что их ось вращения меняет угол на 90 градусов; подвижность в проводнике зарегистрировать никак не удастся.

Что касается жидкости, то там всё гораздо запутаннее, чем в твëрдом теле. Идеально чистая вода является диэлектриком – если между слоями воды нет никаких токопроводных примесей, то ток не проводится ею (дистиллированная вода). Если же примеси есть, то возникает ионная проводимость жидкости, которая достигает максимума в электролите.

III. Механика электромагнитных волн

Каким образом Солнце согревает нас? Что является проводником энергии от Солнца? Что именно представляет собой тот физический материал, который переносит энергию от Солнца прямиком к нашему телу?

Видимый свет, ультрафиолетовое излучение, излучение инфракрасного диапазона, радиоволны, γ-лучи состоят из нитей ионизации. Эти нити свободно проходят через космический вакуум, потому что он содержит небольшую плотность частиц, как диэлектрик.

Диэлектрик переносит энергию вращения зарядов вдоль линии их вращения, поэтому Солнцу не нужен провод, чтобы доставить нам своë тепло. Точнее сказать, физический провод есть – это ионизированная цепь. Но это не тот провод, который болтается на плече у электрика. Для того, чтобы диэлектрический провод работал, нужен космический вакуум, другой тип диэлектрика, например воздух, для этого не подходит – он рассеивает энергию беспроводной передачи.

Атмосфера Земли обладает достаточной плотностью, чтобы быть приёмником космического электромагнитного излучения, рассеивающим его в достаточной мере, обеспечивая при этом безопасность проживания живых организмов. Озоновый слой большой роли в обеспечении этого фактора безопасности не играет, так как он представляет собой продукт взаимодействий – нестабильный ионизированный кислород, часть ионизированной прослойки атмосферы, образуемой в результате взаимодействия молекул кислорода О₂ с космическим электромагнитным излучением.

Следует понимать, что тепло от Солнца поступает к нам именно механическим образом, от одного заряда к другому, путëм вкручивания вращающихся полей зарядов друг в друга, что создаëт взаимное притяжение их и вращение всей получившейся ионизированной цепи зарядов в космическом вакууме.

А приёмником солнечной энергии является любое плотное тело, встающее на пути передачи солнечной энергии.

* * *

На основе этого представления становится понятна, например, причина равенства скорости света, скорости электрического тока в проводнике, скорости радиоволн и т. д.

Всё имеет одну и ту же скорость передачи энергии, поскольку создаëтся одним и тем же вращением зарядов! Только в диэлектрике вращение передаëтся вдоль оси вращения зарядов, а в проводнике – и вдоль, и поперёк, от одного заряда к другому. Передача энергии осуществляется механическим образом в обоих случаях. По факту, мы имеем дело с тем, что скорость передачи энергии зависит только от состояния элементарных частиц, а их состояние в обоих случаях одинаковое: они вращаются. Точка. Не имеет значения, сверху или сбоку один волчок цепляет другой – энергия от одного волчка к другому передастся с одной и той же скоростью.

Это и обуславливает равенство скоростей электрического тока в проводнике и передачи электрического напряжения в вакууме.

Если вы сильнее закручиваете цепь, вы увеличиваете её напряжение. И оно (изменившееся напряжение) со скоростью света передаëтся на другой конец цепи, где диэлектрик встречается с проводником и напряжение ионизированной цепи создаëт слабый электрический ток, от точечного ионизированного воздействия на любую из частиц проводника.

Что же такое электромагнитная волна?

Электромагнитная волна – это переменное напряжение ионизированной цепи в диэлектрике. Приëмник, улавливая его, формирует сигнал…

Узнаёте?

IV. Механика радиопередачи

Частота радиопередачи задаëтся частотой смены направления тока на антенне передатчика. Так называемая «амплитуда волны» задаëтся сменой силы тока на антенне передатчика, для простоты можно сказать – сменой напряжения.

Чем выше частота, тем легче схватываются тонкие нити ионизации между передатчиком и приëмником на коротком расстоянии. Эти нити легко колеблются от помех, что создаëт ложное впечатление «радиоволны», огибающей препятствие. Да, препятствия огибаются ионными нитями, но в условиях многочисленных помех на Земле колеблются ионные нити хаотически, и если их при этом не спутывает в узелки и не разрывает после этого спутывания, то сигнал не прерывается.

Не связанные ионные нити, идущие от антенны, колеблются подобно сильно наэлектризованным волосам девушки.

А волна – это упорядоченное колебание, то есть колебания с равными промежутками, заданными частотой. Посмотрите на речную или морскую волну – там нет хаотических колебаний, там волна. В радиопередаче «волна» задаëтся колебанием силы тока на антенне, что передаëтся колебанием напряжения на нити ионизации. Чтобы приëмник смог поймать смену напряжения нитей ионизации и превратить их в ток на своей антенне, он должен формировать свои нити ионизации, притягивающие отрицательными концами положительные нити ионизации передатчика, приëмник должен делать это на той же частоте, что работает передатчик. Так формируется «прослушивание эфира». Сигнал на антенну приёмника поступает в виде смены напряжения на нитях ионизации, чем слабее напряжение, тем меньше ток на антенне приëмника. Все помехи при радиопередаче формируются самим приëмником. Если его питание плохо стабилизировано, то на принимающей антенне возникает смена напряжения от приëмника, которая и создаëт помехи. Радиопередатчик помех создавать не может. Он передаëт только то, что передаëт. Сигнал либо доходит до приëмника, либо не доходит. Чтобы сигнал увереннее доходил до приëмника, он должен быть сильным (большой ток на антенне передатчика создаст больше нитей ионизации), для этого нужно повышать мощность передатчика, но на наличие помех в сигнале регулировка мощности передатчика не влияет. На это влияют другие факторы формирования нитей ионизации на той же частоте.

Почему смена тока на антенне передатчика задаëт нужную частоту радиопередачи, но не создаëт помех? Потому, что при протекании тока по антенне заряды вращаются навстречу друг другу, и они создают равное количество нитей ионизации, направленных как к антенне, так и от неё. То же самое происходит на антенне приëмника. Каждый раз при смене направления тока происходит смена направления вращений нитей ионизации, но нити не разрываются при этом, они лишь меняют направление вращения, а значит передачу напряжения от передатчика к приëмнику с заданным периодом частоты периодически ведут на противоположную сторону. Это выглядит запутанно, согласен, но давайте не забывать, что сигнал радиопередачи формируется изменением уровня напряжения, а смена тока и направления напряжения на нитях ионизации происходит попарно, нити ионизации уравновешивают друг друга подобно тому, как это происходит в бытовой сети переменного тока 220В/50 Гц: пока по одному проводу течёт плюс, по другому течëт минус, а через две сотые доли секунды – наоборот. Это тоже сложный процесс передачи тока и напряжения, и его не так-то легко объяснить. Нужно просто запомнить, что в какую бы сторону ни вращались шестерëнки механизма – они в любом случае создают энергию передачи, и эта энергия мгновенно принимается на другом конце провода, а в случае радиопередачи – она оказывается на приëмнике.