Дьюи Б. Ларсон - Структура физической вселенной (том 2)

Глава 15: Аккумулирование электричества

Сейчас мы переходим к рассмотрению аккумулирования незаряженных электронов (электрическому току) - теме, которая не рассматривалась раньше потому, что удобнее было дождаться прояснения природы электрических зарядов.

[more]

Базовое требование для аккумулирования – подходящий контейнер. Любой проводник в некоторой степени является контейнером. Давайте рассмотрим изолированный проводник с поперечным сечением, равным единице, - провод. Проводник имеет длину n единиц, что означает, что он растягивается на n единиц в пространстве продолжений, пространстве, представленном в системе отсчета. Каждая из единиц системы отсчета – это положение, в котором может существовать единица реального пространства (то есть, пространственного компонента движения). При отсутствии внешне приложенного электрического напряжения провод содержит определенную концентрацию незаряженных электронов (на самом деле, единиц пространства), величина которой зависит от состава материала проводника, что объяснялось в главе 11. Если провод подсоединяется к источнику тока и прикладывается очень маленькое напряжение, в него течет большее количество незаряженных электронов, и течет до тех пор, пока не окажутся занятыми все единицы пространственной системы отсчета, составляющие длину провода. Если напряжение не увеличивается, поток вовнутрь прекращается.

Если провод полностью занят, совокупность электронов можно сравнить с совокупностью атомов материи в одном из уплотненных состояний. В таких состояниях все единицы пространства продолжений в пределах совокупности заняты, и дальнейшая пространственная мощность не доступна. Но если прикладывается давление, либо внутренне давление, как определялось в главе 4, либо внешнее давление, межатомные движения переходят в регион времени. Дополнение пространственного эквивалента  времени позволяет большему числу атомов входить в ту же часть пространства продолжений, представленную в системе отсчета, увеличивая плотность материи (число единиц массы на единицу объема пространства продолжений) выше обычной величины равновесия.

Способность физических феноменов входить в регион времени, когда дальнейшее расширение в пространстве невозможно, является общим свойством вселенной, вытекающим из обратной связи между пространством и временем. Однако степень его применения сводится к тем ситуациям, в которых пространственный ответ на приложенную силу невозможен. В только что обсужденном примере - сжатие твердой материи - препятствием к дальнейшему движению вовнутрь в пространстве становится ограничение дискретной единицы на дальнейшее деление. В широком разнообразии астрономических явлений, которые будут рассматриваться в томе 3, препятствием является предел на одномерную пространственную скорость. В процессе хранения электрического тока препятствием становится фиксированное отношение между единицей реального пространства и единицей пространство продолжений. N-единичная часть пространства продолжений, представленная в системе отсчета, может содержать n единиц реального пространства и не более того.

Если напряжение прикладывается для того, чтобы втиснуть дополнительные электроны в полностью занятую часть провода, избыточные электроны выталкиваются в регион времени, где занимают положения в пространственном эквиваленте времени. Проникновение в регион времени может достигаться только применением силы, поскольку концентрация электронов в регионе времени уже пребывает на уровне равновесия. Если напряжение уменьшается или исчезает, восстанавливающая сила, стремящаяся вернуть концентрацию электронов назад в равновесие, переворачивает поток, и избыточные электроны возвращаются в провод. Применение положительного* напряжения удаляет электроны из провода и из эквивалентного пространства.

Как мы видели на предыдущих страницах данного тома и тома 1, регион времени выше единицы пространства двумерен. Следовательно, концентрация избыточных электронов и действующее напряжение уменьшаются прямо пропорционально расстоянию от провода со скоростью, определяемой основными физическими коэффициентами и измерениями провода (или другого проводника), достигая нуля на конкретном расстоянии.

Давайте рассмотрим случай, когда проводник подвергается разности потенциалов 2V, а напряжение в эквивалентном пространстве, окружающем каждый конец, достигает нуля на расстоянии s от конца. До тех пор пока концы (электроды) отделены друг от друга на расстояние больше чем 2s, аккумулирование электронов, величина тока, который можно извлечь из положительного* конца и ввести в отрицательный* конец, не зависит от положения концов. Однако если разделение становится меньше 2s, часть объема эквивалентного пространства, из которого извлекаются электроны, совпадает с объемом эквивалентного пространства, в который вводятся электроны. В общем объеме избыток и недостаток электронов взаимно уничтожаются, уменьшая итоговый избыток или недостаток на концах и уменьшая напряжение. Это значит, если разделение концов уменьшается меньше 2s, одинаковое количество аккумулирования будет происходить при меньшем напряжении или большее количество аккумулирования будет возможно при том же напряжении.

На рисунке 21 показаны отношения, вовлеченные в аккумулирование тока (незаряженных электронов). 

Рисунок 21 

 

Если концы разделены на расстояние 2s, на каждом конце происходит полное падение напряжения V. Избыток электронов на отрицательном* конце, который мы будем называть Е, пропорционален V. Если разделение между концами уменьшается до 2xs, происходит перекрывание эквивалентных объемов, при котором избыток и недостаток электронов распределяются так, как указано выше. Тогда действующее напряжение падает до xV. В этой точке концентрация электронов, соответствующая xV, находится в эквивалентном объеме в отрицательном* конце, в то время как равновесие общего входа электронов, представленное Е, находится в общем эквивалентном объеме, где итоговая концентрация избыточных электронов равна нулю. Если напряжение уменьшается, электроны из общего эквивалентного объема и из объема, относящегося только к отрицательному* концу, вытекают из системы в тех пропорциях, в которых они втекали. Таким образом, мощность аккумулирования при разделении 2xs и напряжении xV та же, что и при разделении 2s и напряжении V. Обобщая результат, можно сказать, что мощность аккумулирования, при данном напряжении - комбинация тесной близости положительных* и отрицательных* электродов - обратно пропорциональна расстоянию между ними.

Способность проводящего провода принимать дополнительные электроды, подвергаясь действию напряжения, делает его контейнером, в котором при необходимости могут аккумулироваться и из которого могут извлекаться незаряженные электроны (единицы электрического тока). В электрической практике такое аккумулирование имеет ряд применений, но оно очень неудобно для общего использования. Более эффективное аккумулирование возможно с помощью прибора, содержащего необходимые компоненты в более компактной форме. В этом приборе, конденсаторе, имеются две пластины, каждая площадью s2, они находятся на расстоянии s’ друг от друга. Каждая пластина эквивалентна проводникам с площадью поперечного сечения s2. Таким образом, аккумулирующая мощность конденсатора при данном напряжении прямо пропорциональна площади пластины и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Аккумулирующая мощность называется емкостью, символ С. Поскольку она обладает измерениями пространства (s2/s’ = s), ее можно вычислить непосредственно из геометрических измерений проводника. В качестве единицы измерения использовался сантиметр, хотя в современной практике используется специальная единица – фарад.

Если конденсатор соединен с источником тока, действующее напряжение, сила (t/s2), вталкивает незаряженные электроны, составляющие электрический ток, в конденсатор до тех пор, пока не достигается концентрация, соответствующая напряжению. Пространственно-временные размерности результата - t/s2 x s = t/s. Это обратная скорость или энергия. На основании определения заряда, данного в этой работе, это не заряд, но поскольку электрический заряд обладает размерностями энергии, t/s, аккумулированное количество эквивалентно заряду. Чтобы свести к минимуму отклонения от ныне принятой терминологии, мы будем называть его зарядом конденсатора. Величина аккумулирования может выражаться уравнением Q = CV, где Q – это заряд конденсатора, а V – разность потенциалов между пластинами конденсатора.

Единица емкости, фарад, определяется как кулон на вольт. Вольт – это 1 джоуль на кулон. Это единицы системы СИ, которые будут использоваться в последующем обсуждении электричества и магнетизма больше, чем единицы системы измерений сгс, которыми мы пользовались в этих томах. Причина  - в значительном прояснении физических связей в данной сфере, достигнутых за последние годы, и большая часть литературы, связанная с этими темами, пользуется системой СИ.

К сожалению, прояснение электрических и магнитных ситуаций не распространилось на самые фундаментальные проблемы, включая многие, введенные в электрическую теорию неспособностью осознать существование незаряженных электронов и соответствующей неспособностью осознавать разницу между количеством электричества и электрическим зарядом. Как мы видели в главе 9, единица количества электричества – это единица пространства (s). Мы нашли, что единица электрического заряда – это единица энергии (t/s). В нынешней практике обе величины выражаются одной и той же единицей измерения, электростатической единицей в системе сгс или кулонами в системе СИ. Поскольку в обсуждение введен электрический заряд, мы будем проводить различие, которое не осознает нынешняя теория, и вместо того, чтобы иметь дело с кулонами, будем разграничивать кулоны s и кулоны t/s. В данной работе символ Q, который использовался для обеих величин, отныне будет относиться лишь к электрическому заряду или заряду конденсатора, измеренному в кулонах t/s. Количество электричества, измеренное в кулонах (s), будет представлено символом q.

Возвращаясь к вопросу о величинах, входящих в емкость: вольт, единица силы, обладает пространственно-временными размерностями t/s2. Поскольку емкость обладает размерностями пространства s, кулон, как результат вольт и фарад, обладает размерностями t/s2 x s = t/s. Но как показатель джоули/вольты, кулон обладает размерностями t/s x s2/t = s. Следовательно, кулон, входящий в определение фарада, - это не тот же самый кулон, который входит в определение вольта. В наших целях мы вынуждены пересмотреть эти определения и сказать, что фарад – это один кулон (t/s) на вольт, а вольт – это один джоуль на кулон (s).

При рассмотрении электростатических феноменов преобладает путаница между количеством (s) и зарядом (t/s). В большинстве случаев это не происходит в результате любых числовых ошибок, потому что вычисления имеют дело лишь с электронами, каждый из которых составляет единицу количества электричества и способен принимать одну единицу заряда. Поэтому определение числа электронов как числа единиц заряда вместо числа единиц количества не меняет числовой результат. Однако такая подмена играет роль камня преткновения на пути понимания, что происходит на самом деле, и многие отношения, установленные в учебниках, неверны.

Например, учебники говорят, что E = Q/s2. Е, напряженность электрического поля, - это сила на единицу расстояния и обладает пространственно-временными размерностями t/s2 x 1/s = t/s3. Пространственно-временные размерности Q/s2 - это
t/s x 1/s2 = t/s3. Следовательно, с точки зрения размерности уравнение корректно. Оно говорит то, чего и следовало ожидать, - величина поля определяется величиной заряда. С другой стороны, тот же учебник предлагает уравнение, выражающее силу, оказываемую на заряд со стороны поля, в виде F = QE. Пространственно-временные размерности этого уравнения - t/s2 = t/s x t/s3 . Такое уравнение неверно. Чтобы прийти к балансированию размерностей, величина, обозначенная Q в этом уравнении, должна обладать размерностями пространства, тогда в пространственно-временной форме уравнение обретает вид t/s2 = s x t/s3. Тогда термин Q – это на самом деле q (количество), а не Q (заряд), а отношение представляет собой F = qE.

Ошибка, возникающая за счет использования Q вместо q, входит во многие соотношения, связанные с емкостью, и внесла значимую путаницу в теорию этих процессов. Поскольку мы определили аккумулированную энергию или заряд конденсатора как размерно эквивалентный заряду Q, уравнение емкости в привычной форме Q = CV сводится к уравнению t/s = s x t/s2, согласованному размерно. Традиционная форма уравнения энергии (или работы, символ W) W = QV отражает определение вольта как один джоуль на кулон. В данном уравнении, если CV заменяется на Q, что представляется оправданным отношением Q = CV, результат будет W = CV2. Это уравнение размерно не правомочно, но его и его производные можно найти в научной литературе. Например, развитие теории в этой сфере в одном из учебников46 начинается с уравнения dW = VdQ для потенциальной энергии заряда, но посредством ряда подстановок предположительно эквивалентных величин превращается в выражение энергии в терминах Е, интенсивности электрического поля, и As, объема, занимаемого электрическим полем. Первая колонка нижеприведенной таблицы демонстрирует выражения, которые приравниваются к энергии в последовательных шагах развития. Как указывается во второй колонке, размерная ошибка в первом уравнении проходит через всю последовательность, и пространственно-временные размерности выражений остаются t2/s3 вместо правильной размерности s/t

В учебнике

Правильно

 

QV

t/s x t/s2 = t2/s3

 

qV

s x t/s2 = t/s

 

Q/CdQ

t/s x 1/s x t/s = t2/s3

 

Q/C dq

t/s x 1/s x s = t/s

 

CV2

s x t2/s4 = t2/s3

 

qV

s x t/s2 = t/s

 

E2 As

t2/s6 x s2 x s = t2/s3

 

E(q/s2) As

t/s3 x s/s2 x s2 x s = t/s

 

Ошибка в сериях выражений возникла с самого начала теоретического развития из-за неверного определения напряжения. Как указывалось раньше, вольт определяется как один джоуль на кулон. Но в современной практике, из-за путаницы между зарядом и количеством, допустили, что кулон, входящий в данное определение, - это кулон заряда, символ Q. На самом деле, как видно из предварительного обсуждения, кулон, входящий в уравнение энергии, это кулон количества, который мы обозначили символом q. Тогда уравнение энергии будет не W = QV, а W = qV.

Правильные термины и размерности, соответствующие терминам и размерностям первых двух колонок таблицы, приведены в колонках 3 и 4. Здесь термин Q в двух первых выражениях и термин CV, заменивший Q в последних двух выражениях, заменяются правильным термином q. Как указано в таблице, это приводит все четыре выражения к согласованности с правильными пространственно-временными размерностями t/s энергии. Во всех выражениях таблицы опущены чисто числовые термины, поскольку они не влияют на ситуацию с размерностью.

Когда при существующем напряжении достигается полная емкость конденсатора, противоположные силы приходят к равновесию, и течение электронов в конденсатор прекращается. Теоретикам было трудно объяснить, что происходит, когда конденсатор заполняется или разряжается. Максвелл считал концепцию “тока смещения” существенной для завершения математической обработки магнетизма, но он не относился к нему как к реальному току. Он говорит: “Смещение не равнозначно току, а является началом тока”. Он описывает смещение как “вид эластичной податливости действию силы”.47 Современные теоретики находят это объяснение неприемлемым, поскольку отказались от эфира, который был в моде во времена Максвелла, и, следовательно, нет ничего, что могло бы “поддаваться”, если пластины конденсатора разделены вакуумом. Нынешняя тенденция рассматривает смещение как некий вид модификации электромагнитного поля, но природа гипотетической модификации неясна, чего и следовало ожидать в свете отсутствия любого ясного понимания природы самого поля. Один из учебников говорит об этом так: “Смещение тока – это самая абстрактная концепция, упомянутая в этой книге”.48 Другой автор констатирует:

“Если определять ток как перенос заряда, термин смещение тока, бесспорно, неверен, если относится к вакууму, где не существует зарядов. Однако если ток определяется в терминах магнитных полей, которые он создает, выражение правомочно”.49

Проблема возникает из следующего факта. Хотя физические наблюдения и математический анализ указывают на то, что ток течет в пространство между пластинами конденсатора, если это пространство является вакуумом и если оно заполнено диэлектриком; но поток тока невозможен, если сущности, движение которых составляет ток, являются заряженными электронами, как это допускается сейчас. Как говорилось в вышеприведенной цитате, в вакууме нет зарядов. Такой ныне превалирующий тупик между теорией и наблюдением является еще одним свидетельством, указывающим на то, что электрический ток не является движением заряженных частиц.

Наш анализ показывает следующее. На самом деле электроны втекают в пространственный эквивалент интервала времени между пластинами конденсатора. Эти электроны не заряжены и не наблюдаются в том, что называется вакуумом. Помимо того, что он является лишь переносчиком, ток смещения эквивалентен любому другому электрическому току.

Дополнительные единицы пространства (электроны), вытолкнутые во временной (эквивалентный пространству) интервал между пластинами, увеличивают общее пространство. Это можно продемонстрировать экспериментально, если поместить между пластинами диэлектрическую жидкость, поскольку увеличение количества пространства уменьшает внутреннее давление (силу на единицу площади) за счет веса жидкости. С этой целью мы можем рассмотреть систему, в которой две параллельные пластины частично погружены в контейнер с маслом, и собранную так, что три части, на которые контейнер делится пластинами, открыты друг другу лишь на дне контейнера. Если мы подсоединим пластины к батарее с действующим напряжением, в секции между пластинами уровень жидкости поднимается. Из предшествующего объяснения, очевидно, что разность потенциалов уменьшила давление в масле. Причем уровень масла поднимается до той отметки, где вес масла над свободной поверхностью уравновешивается отрицательным приращением за счет разности потенциалов.

Вследствие того, что принятая теория требует, чтобы “ток смещения” вел себя как электрический ток, не будучи таковым, традиционная наука испытывала трудности в допущении, что такое смещение на самом деле. Это существенный элемент формулировок Максвелла, но нынешние авторы считают его ненужным. “Всю физику диэлектриков можно обсуждать без привнесения вектора смещения”50, - говорит Артур Кип. Один из главных факторов, усугубляющих неясность, связанную со статусом, таков: Смещение привычно определяется и рассматривается в электростатических терминах, хотя на самом деле, представляет собой проявление текущего электричества. В уравнении Максвелла для тока смещения плотность тока I/s2 и производная времени смещения dD/dt являются аддитивными, и, следовательно, терминами эквивалентной природы; то есть, имеют одинаковые размерности. Пространственно-временные размерности плотности тока - s/t x 1/s2 = 1/st. Размерности D, смещения, - 1/st x t = 1/s. Тогда место смещения в картине емкости очевидно. В процессе аккумулирования единицы пространства (незаряженные электроны) выталкиваются в окружающее эквивалентное пространство, то есть, в пространственный эквивалент времени (t = 1/s)., И это обратное пространство 1/s становится одной из значимых величин, с которыми нам приходится иметь дело.

В привычном электростатическом подходе к смещению оно определяется как D = 0E, где Е – это напряженность поля (электростатическая концепция), а 0диэлектрическая проницаемость свободного пространства. Поскольку размерностями Е являются t/s3, и сейчас мы нашли, что размерности D – это 1/s, пространственно-временные размерности диэлектрической проницаемости составляют 1/s x s3/t = s2/t. Однако в нынешней практике диэлектрическая проницаемость выражается в фарадах на метр. Это делает ее не обладающей размерностями, поскольку и фарад, и метр являются единицами пространства. Таким образом, мы сталкиваемся с конфликтом между размерным определением диэлектрической проницаемости, выраженным в традиционной единице, и определением, выведенным из отношений Максвелла, определением, согласующимся с размерностями смещения. Отношение между этими двумя в пространственно-временных терминах s2/t показывает, где возникает разница, поскольку это отношение единицы электрического тока s к электростатической единице t/s. Фарад на метр – это электростатическая единица, в то время как размерности для диэлектрической проницаемости s2/t относят это количество к системе электрического тока.

Диэлектрическая проницаемость важна лишь в связи с непроводящими веществами или диэлектриками. Если между пластинами конденсатора поместить такое вещество, емкость возрастает. Вращательные движения всех непроводников содержат движение с пространственным смещением. Именно присутствие пространственных компонентов блокирует поступательное движение незаряженных электронов во временном компоненте атомной структуры и делает вещество-диэлектрик непроводником. Тем не менее, как и вся другая обычная материя, диэлектрики – это в основном временные структуры; то есть, их итоговое общее смещение происходит во времени. Это время прибавляется к времени системы отсчета и увеличивает емкость.

Из объяснения происхождения увеличения, очевидно, что величина приращения будет меняться вследствие разницы физической природы диэлектриков, потому что разные вещества содержат разные величины приращения скорости во времени, организованные в разные геометрические паттерны. Отношение емкости данного диэлектрического вещества между пластинами к емкости в вакууме называется относительной диэлектрической проницаемостью или диэлектрической константой вещества.

Диэлектрические константы большинства обычных диэлектрических веществ (диэлектриков класса А, как они называются) демонстрируют небольшое изменение при низких частотах при обычных условиях.51 Это указывает на то, что диэлектрическая проницаемость – это неотъемлемое свойство вещества, следствие его состава и структуры, а не связи с окружающей средой. Это согласуется с теоретическим объяснением, приведенным выше.

Традиционные теории диэлектрических феноменов основываются на допущении, что эти феномены обладают электростатической природой. Однако следует понять, что теории, зависящие от существования электрических зарядов в электрически нейтральных материалах, не могут быть ни чем иным кроме гипотез. Более того, традиционная наука не имеет исчерпывающей электростатической теории диэлектриков. Как говорил У. Дж. Даффин:

“Важно осознать, что вычисления полей и сил, возникающих за счет распределения заряда, выполняются на модели, и результаты сравниваются с экспериментом. Для рассмотрения разных наборов экспериментальных результатов, требуются разные модели”.52

В модели, относящейся к проблеме емкости, допускается, что: (1) положительные* и отрицательные* заряды существуют в нейтральном диэлектрике; (2) ”маленькие движения зарядов происходят в противоположных направлениях”; (3) эти движения создают “поляризацию, которая, как мы верим, имеет место”.53 Как указывается в утверждении Даффина, нет прямого свидетельства поляризации, которая играет главную роль в теории. Вся “модель” гипотетична.

Прояснение размерностей количества, известного как диэлектрическая проницаемость, убирает статические заряды из математики процесса аккумулирования электричества и выбивает почву из-под ног всех электростатических моделей. Привычная математическая обработка выполняется в терминах четырех величин: смещения D, поляризации Р, напряженности электрического поля Е и диэлектрической проницаемости 0E. Как сообщают исследователи, величины связаны уравнением P = D0E. Раньше в этой главе, мы уже видели, что пространственно-временные размерности D – это 1/s, а пространственно-временные размерности 0E  - s2/t. Тогда размерности величины 0E будут s2/t x t/s3= 1/s. Из этого следует, что размерности Р тоже 1/s.

Таким образом, мы находим, что все величины, входящие в диэлектрические процессы, являются величинами, связанными с электрическим током: количеством электричества s, емкостью s, смещением 1/s, поляризацией 1/s и величиной 0E, которая тоже обладает размерностями 1/s. В математическом подходе нет места никакой величине с размерностями заряда t/s. Язык – это язык электростатики, пользующийся такими терминами как “поляризация”, “смещение” и так далее. Поэтому предпринималась попытка введения электростатических величин с помощью напряженности электрического поля Е. Но для этого понадобилось связать Е с диэлектрической проницаемостью 0 и использовать ее в форме 0E, что, как указывалось, уничтожает электростатическую размерность Е. Следовательно, электрические заряды не играют никакой роли в математической обработке.

Аналогичная попытка предпринималась и для того, чтобы ввести напряженность электрического поля Е в отношения, включающие плотность тока. И вновь, электростатическая величина Е оказалась ни к месту, и математически была удалена соединением с величиной, которая превращает ее в нечто, имеющее значение в феноменах электрического тока. Используемая для этой цели величина – электропроводность, символ s, пространственно-временные размерности s2/t2. Комбинация sE обладает размерностями s2/t2 x t/s3 = 1/st. Это размерности плотности тока. Подобно ранее обсужденному выражению 0E, выражение E обладает физическим значением только в целом. То есть, оно не отличается от плотности тока. Традиционная модель вносит в теоретическую картину напряженность поля, но здесь, вновь, ее необходимо удалять математическим приемом прежде, чем теория может быть применена к практике.

В тех случаях, когда напряженность электрического поля применялась к феноменам электрического тока без введения компенсирующей величины, такой как s или 0, развитие теории приводит к неправильным ответам. Например, при обсуждении “теоретической основы закона Ома” Блини и Блини говорят, что “когда напряженность электрического поля Е действует на свободную частицу с зарядом q, частица ускоряется под действием силы”. И это “приводит к увеличению тока со скоростью dJ/dt = n (q2/m) E54, где n – число частиц на единицу объема. Пространственно-временные размерности этого уравнения – 1/st x 1/t = 1/s3 x s2 x s3/t3 x t/s3. То есть, уравнение размерно сбалансировано. Но физически оно не верно. Как признают авторы, уравнение “явно противоречит экспериментальному наблюдению”. Они приходят к выводу, что должны быть “другие силы, мешающие току возрастать бесконечно”.

Тот факт, что ключевой элемент ортодоксальной теории электрического тока (гипотеза, что он возникает как движение электронов) “явно противоречит” наблюдаемым фактам, наносит решающий удар по теории, и не все ее последователи согласны просто игнорировать это противоречие. Одна из попыток найти способ разрешения дилеммы и найти объяснение такова:

“Когда прикладывается постоянное электрическое поле Е, каждый электрон ускоряется во время свободного пути силой E, но при каждом столкновении он теряет дополнительную энергию. Следовательно, движение электронов по проводу – это процесс диффузии, и мы можем связывать дрейф скорости v с этим движением”.55

Но столкновения не вносят ускоренное движение в постоянный поток. Если столкновения эластичные, а такими и являются столкновения электронов, ускорение в направлении разности потенциалов просто передается другим электронам. Если бы сила Eq реально существовала, как считает современная электрическая теория, это приводило бы к ускорению среднего электрона. Авторы цитаты 54 очевидно осознают этот факт, но настаивают на превалирующем убеждении, что нечто будет вмешиваться, чтобы спасти теорию “движущегося заряда” электрического тока от множества проблем. “Должны быть другие силы”, которые позаботятся о расхождении. Никто не хочет смотреть в лицо тому, что прямое противоречие такого вида делает теорию несостоятельной.

Истина в том, что концепция электростатической силы (Eq), приложенной к массе электрона, является одной из фундаментальных ошибок, введенных в электрическую теорию допущением, что электрический ток – это движение электрических зарядов. То, что (как утверждают цитированные авторы в выведении своего уравнения электрического тока) такая сила создавала бы ускорение потока тока, противоречит наблюдениям. Во вселенной движения движущиеся электроны, составляющие электрический ток, не заряжены и не обладают массой. Масса, включенная в поток тока, не является свойством электронов, которые являются просто вращающимися единицами пространства; это свойство материи проводника. Вместо электростатической силы t/s2, приложенной к массе t3/s3 и создающей ускорение F/m = t/s2 x s3/t3 = s/t2, на самом деле существует механическая сила (напряжение t/s2), приложенная к массе за единицу времени, сопротивление t2/s3, создающее постоянный поток, и электрический ток - V/R = t/s2 x s3/t2 = s/t

Более того, наблюдалось, что проводники электрически нейтральны, даже когда по ним течет ток. Объяснение, предложенное современной электрической теорией, таково: Отрицательные* заряды, которые, как допускается, существуют в электронах, нейтрализуются эквивалентными положительными* зарядами в ядре атома. Но если гипотетические электростатические заряды нейтрализуются, тогда не существует итогового заряда, нет электростатической силы, чтобы создавать движение, составляющее ток. Таким образом, даже на основании традиционной физической теории имеются многие свидетельства для демонстрации того, что движущиеся электроны не несут заряды. Отождествление феноменов электрического тока с механическими аспектами электричества, которое мы выводим из теории вселенной движения, предлагает полное и согласованное объяснение этих феноменов, не прибегая к гипотезе движущихся заряженных электронов.

Как отмечалось в главе 13, заряженные электроны подвергаются действию тех же сил, что и их незаряженные партнеры, и сил, относящихся непосредственно к зарядам. Тогда, теоретически, было бы возможно приложить напряжение и аккумулировать заряженные электроны в конденсаторах так же, как и незаряженные электроны (электрический ток). Однако на практике аккумулирование заряженных электронов выполняется абсолютно другим способом. Широко известен электростатический прибор – генератор Ван де Графа. В генераторе заряженные электроны создаются и впрыскиваются в движущуюся ленту изоляционного материала. Лента несет их в хранилище в виде большой полой металлической сферы. Электроны переходят из ленты в сферу, постепенно наращивая потенциал, способный достигать уровня нескольких миллионов вольт.

В предыдущих главах нашего исследования феноменов электрического тока мы обнаружили, что электроны, составляющие ток, движутся из областей более высокого напряжения (большей концентрации или более высокой скорости электронов) в области более низкого напряжения. В генераторе Ван де Графа электроны очень низкого электростатического потенциала на ленте входят в контейнер, потенциал в котором может пребывать в области миллиона вольт. Очевидно, мы имеем дело с двумя разными вещами, обладающими размерностями силы и привычно измеряемыми в вольтах, но физически разными в некоторых важных отношениях.

Сейчас, должно стать очевидным, почему на предшествующих страницах термин “потенциал” не использовался  в связи с емкостью конденсатора или другими феноменами электрического тока. Свойство электрического тока, которое мы называем “напряжением”, - это механическая сила тока, сила, которая работает так же, как и сила, отвечающая за давление, оказываемое газом.  С другой стороны, электростатический потенциал – это радиальная сила зарядов, которая быстро уменьшается с расстоянием. Потенциал заряженного электрона (в вольтах) во многом похож на вложение поступательного движения электрона в напряжение. Из этого следует: Даже если потенциал пребывает в области миллиона вольт, концентрация в накопительной сфере и соответствующее напряжение могут быть низкими. В данном случае,  небольшого увеличения напряжения в электроде на конце ленты достаточно для выталкивания заряженных электронов в накопительную сферу, невзирая на высокий электростатический потенциал.

Многие современные исследователи осознают, что не могут рассматривать электрические токи лишь посредством одних электростатических сил. Например, Даффин говорит: “Для создания постоянного потока должны быть, по крайней мере, в виде части цепи, не электростатические силы, действующие на носителей заряда”.13 Признание, что эти силы действуют на “носителей заряда”, электроны, а не на заряды, особенно значимо, поскольку означает, что ни силы, ни объекты, на которые они действуют, не являются электростатическими. Даффин определяет не электростатические силы как выведенные “из электромагнитной индукции” или как “неоднородности, такие как границы между разными материалами или температурными градиентами”.

Поскольку электрические токи, доступные исследователям и общественности, создаются либо электромагнитной индукцией, либо процессами второй не электростатической категории, упомянутой Даффином (батареи и так далее), не электростатические силы, которые, как принято, должны существовать, адекватны, чтобы рассматриваться в феноменах тока в целом. Нет необходимости вводить гипотетический электростатический заряд и силу. Мы уже видели, что заряд не входит в математику потока тока и процессы аккумулирования. Сейчас мы находим, что им нет места и в количественном объяснении потока тока.

Добавление физического и математического свидетельства к свидетельству, обсужденному раньше, убедительно подтверждает, что математическая структура теории, имеющая дело с аккумулированием электрического тока, не является представлением физической реальности. Это не единичный случай. Как указывалось в главе 13, условия, при которых выполняется научное исследование, направляли научное исследование в математические каналы, и полученные результаты являются полностью математическими. Как выразился Ричард Фейнман:

“Каждый из наших законов является чисто математическим утверждением в форме довольно сложной и малопонятной математики”.56

Развитие математической структуры теории – выдающееся достижение, оно имело очень важные, даже впечатляющие практические результаты. Однако успехи стимулировали тенденцию забывать, что математика – это не физика. Она – полезный, возможно необходимый, инструмент для физика, но физические явления подвергаются множественным ограничениям, неприложимым к математике, используемой для представления этих явлений, и, следовательно, не осознаются, пока не определяются физически. Например, математическое представление пространства может быть “искривленным” или модифицированным каким-то другим способом, но это никоим образом не убеждает нас, что физическое пространство может быть модифицировано именно так. Вопрос может разрешаться только посредством чисто физического исследования, такого как приведенное в этой работе, которое находит, что подобная модификация пространства продолжений невозможна.


46 Lorrain and Corson, Electromagnetism, W. H. Freeman & Co., San Francisco, 1978, p. 95.

47 Maxwell, J. C., Royal Society Transactions, Vol. CLV.

48 Rojansky, Vladimir, Electromagnetic Fields and Waves, Dover Publications, New York, 1979, p. 280.

49 Smythe, William R., Mc Graw-Hill Encyclopedia, op. cit., Vol. 4, p. 338.

50 Kip, Arthur, Fundamentals of Electricity and Magnetism, 2nd edition, McGraw-Hill Book Co., New York, 1969, p. 136.

51 Duffin, W. J., op. cit., p. 301.

52 Там же., p. 313.

53 Там же., p. 302.

54 Bleaney and Bleaney, Electricity and Magnetism, 3rd edition, Oxford University Press, New York, 1976, p. 64.

55 Dobbs, E. R., Electricity and Magnetism, Routledge & Kegan Paul, London, 1984, p. 50.

13 Duffin, W. J., Electricity and Magnetism, 2nd edition, John Wiley & Sons, New York, 1973, p. 122.

56 Feynman, Richard, The Character of Physical Law, MIT Press, 1967, p. 39.



Эзотерические консультации он-лайн

Комментарии: (0)   Оценка:
Пока комментариев нет

Все права защищены (с) divinecosmos.e-puzzle.ru

Сайт Дэвида Уилкока

Яндекс.Метрика



Powered by Seditio