Магнетизм - от фалеса до максвелла. Методическая разработка по физике на тему: Магнитные явления
Взаимодействия.
Магнитное взаимодействие между железом и магнитом или между магнитами происходит не только при непосредственном их соприкосновении, но и на расстоянии. С увеличением расстояния сила взаимодействия уменьшается, и при достаточно большом расстоянии она перестает быть заметной. Следовательно, свойства части пространства вблизи магнита отличаются от свойств той части пространства, где магнитные силы не проявляются. В пространстве, где проявляются магнитные силы, имеется магнитное поле.
Если магнитную стрелку внести в магнитное поле, то она установится вполне определенным образом, причем в различных местах поля она будет устанавливаться по-разному.
В 1905 году Поль Ланжевен на основе теоремы Лармора и электронной теории Лоренца развил классическую трактовку теории диа- и парамагнетизма.
Естественные и искусственные магниты
Магнетит (магнитный железняк) – камень, притягивающий железо, был описан ещё древними учеными. Он представляет собой так называемый естественный магнит, встречающийся в природе довольно часто. Это широко распространенный минерал состава: 31% FeO и 69% Fe2O3, содержащий 72,4% железа.Если вырезать из такого материала полоску и подвесить ее на нить, то она будет устанавливаться в пространстве вполне определенным образом: вдоль прямой, проходящей с севера на юг. Если вывести полоску из этого состояния, т. е. отклонить от направления, в котором она находилась, а затем снова предоставить самой себе, то полоска, совершив несколько колебаний, займет прежнее положение, установившись в направлении с севера на юг.
Если погрузить эту полоску в железные опилки, то они притянутся к полоске не везде одинаково. Наибольшая сила притяжения будет на концах полоски, которые были обращены к северу и югу.
Эти места полоски, на которых обнаруживается наибольшая сила притяжения, носят название магнитных полюсов. Полюс, направленный к северу, получил название северного полюса магнита (или положительного) и обозначается буквой N (или С); полюс, направленный к югу» получил название южного полюса (или отрицательного) и обозначается буквой S (или Ю). Взаимодействие полюсов магнита можно изучить следующим образом. Возьмем две полоски из магнетита и одну из них подвесим на нити, как уже указывалось выше. Держа вторую полоску в руке, будем подносить ее к первой разными полюсами.
Окажется, что если, к северному полюсу одной полоски приближать южный полюс другой, то возникнут силы притяжения между полюсами, и подвешенная на нити полоска притянется. Если к северному полюсу подвешенной полоски поднести вторую полоску также северным полюсом, то подвешенная полоска будет отталкиваться.
Проводя такие опыты, можно убедиться в справедливости установленной Гильбертом закономерности о взаимодействии магнитных полюсов: одноименные полюсы отталкиваются, разноименные притягиваются.
Если бы мы захотели разделить магнит пополам, чтобы отделить северный магнитный полюс от южного, то, оказывается, нам не удалось бы сделать этого. Разрезав магнит пополам, мы получим два магнита, причем каждый с двумя полюсами. Если мы продолжали бы этот процесс и дальше, то, как показывает опыт, нам никогда не удастся получить магнит с одним полюсом. Этот опыт убеждает нас, что полюсы, магнита не существуют раздельно, подобно тому как раздельно существуют отрицательные и положительные электрические заряды. Следовательно, и элементарные носители магнетизма, или, как их называют, элементарные магнитики, также должны обладать двумя полюсами.
Описанные выше естественные магниты в.настоящее время практически не используются. Гораздо более сильными и более удобными оказываются искусственные постоянные магниты. Постоянный искусственный магнит проще всего изготовить из стальной полоски, если натирать ее от центра к концам противоположными полюсами естественных или других искусственных магнитов. Магниты, имеющие форму полоски, носят название полосовых магнитов. Часто удобнее бывает пользоваться магнитом, напоминающим по форме подкову. Такой магнит носит название подковообразного магнита.
Искусственные магниты обычно изготовляются так, что на их концах создаются противоположные магнитные полюса. Однако это совсем не обязательно. Можно изготовить такой магнит, у которого оба конца будут иметь один и тот же полюс, например, северный. Изготовить такой магнит можно, натирая от середины к концам стальную полоску одинаковыми полюсами.
Однако северный и южный полюсы и у такого магнита неотделимы. Действительно, если его погрузить в опилки, то они сильно притянутся не только по краям магнита, но и к его середине. Легко проверить, что по краям расположены северные полюсы, а южный – посередине.
Магнитные свойства. Классы веществ
Именно совокупное поведение таких мини-магнитов атомов кристаллической решетки и определяет магнитные свойства вещества. По своим магнитным свойствам вещества делятся на три основных класса: ферромагнетики , парамагнетики и диамагнетики . Имеется также два обособленных подкласса материалов, выделенных из общего класса ферромагнетиков - антиферромагнетики и ферримагнетики . В обоих случаях эти вещества относятся к классу ферромагнетиков, но обладают особыми свойствами при низких температурах: магнитные поля соседних атомов выстраиваются строго параллельно, но в противоположных направлениях. Антиферромагнетики состоят из атомов одного элемента и, как следствие, их магнитное поле становится равным нулю. Ферримагнетики представляют собой сплав двух и более веществ, и результатом суперпозиции противоположно направленных полей становится макроскопическое магнитное поле, присущее материалу в целом.Ферромагнетики
Некоторые вещества и сплавы (прежде всего, следует отметить железо, никель и кобальт) при температуре ниже точки Кюри приобретают свойство выстраивать свою кристаллическую решетку таким образом, что магнитные поля атомов оказываются однонаправленными и усиливают друг друга, благодаря чему возникает макроскопическое магнитное поле за пределами материла. Из таких материалов получаются вышеупомянутые постоянные магниты. На самом деле магнитное выравнивание атомов обычно не распространяется на неограниченный объем ферромагнитного материала: намагничивание ограничивается объемом, содержащим от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч атомов, и такой объем вещества принято называть доменом (от английского domain - «область»). При остывании железа ниже точки Кюри формируется множество доменов, в каждом из которых магнитное поле ориентировано по-своему. Поэтому в обычном состоянии твердое железо не намагничено, хотя внутри него образованы домены, каждый из которых представляет собой готовый мини-магнит. Однако под воздействием внешних условий (например, при застывании выплавленного железа в присутствии мощного магнитного поля) домены выстраиваются упорядоченно и их магнитные поля взаимно усиливаются. Тогда мы получаем настоящий магнит - тело, обладающее ярко выраженным внешним магнитным полем. Именно так устроены постоянные магниты.
Парамагнетики
В большинстве материалов внутренние силы выравнивания магнитной ориентации атомов отсутствуют, домены не образуются, и магнитные поля отдельных атомов направлены случайным образом. Из-за этого поля отдельных атомов-магнитов взаимно гасятся, и внешнего магнитного поля у таких материалов нет. Однако при помещении такого материала в сильное внешнее поле (например, между полюсами мощного магнита) магнитные поля атомов ориентируются в направлении, совпадающем с направлением внешнего магнитного поля, и мы наблюдаем эффект усиления магнитного поля в присутствии такого материла. Материалы, обладающие подобными свойствами, называются парамагнетиками. Стоит, однако, убрать внешнее магнитное поле, как парамагнетик тут же размагничивается, поскольку атомы снова выстраиваются хаотично. То есть, парамагнетики характеризуются способностью к временному намагничиванию.
Диамагнетики
В веществах, атомы которых не обладают собственным магнитным моментом (то есть в таких, где магнитные поля гасятся еще в зародыше - на уровне электронов), может возникнуть магнетизм иной природы. Согласно второму закону электромагнитной индукции Фарадея, при увеличении потока магнитного поля, проходящего через токопроводящий контур, изменение электрического тока в контуре противодействует увеличению магнитного потока. Вследствие этого, если вещество, не обладающее собственными магнитными свойствами, ввести в сильное магнитное поле, электроны на атомных орбитах, представляющие собой микроскопические контуры с током, изменят характер своего движения таким образом, чтобы воспрепятствовать увеличению магнитного потока, то есть, создадут собственное магнитное поле, направленное в противоположную по сравнению с внешним полем сторону. Такие материалы принято называть диамагнетиками.
Магнетизм в природе
Множество явлений природы определяется именно магнитными силами. Они являются источником многих явлений микромира: поведения атомов, молекул, атомных ядер и элементарных частиц – электронов, протонов, нейтронов и др. Кроме того, магнитные явления характерны и для огромных небесных тел: Солнце и Земля – это огромные магниты. Половина энергии электромагнитных волн (радиоволн, инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения, рентгеновых и гамма-лучей) является магнитной. Магнитное поле Земли проявляется в целом ряде явлений и оказывается, в частности, одной из причин возникновения полярных сияний.Немагнитных веществ, в принципе, не существует. Любое вещество всегда «магнитно», т. е. изменяет свои свойства в магнитном поле. Иногда эти изменения совсем небольшие и обнаружить их можно только с помощью специальной аппаратуры; иногда они довольно значительны и обнаруживаются без особого труда с помощью весьма простых средств. К слабомагнитным веществам можно отнести алюминий, медь, воду, ртуть и др., к сильномагнитным или просто магнитным (при обычных температурах) – железо, никель, кобальт, некоторые сплавы.
Использование магнетизма
Современная электротехника очень широко использует магнитные свойства вещества для получения электрической энергии, для ее превращения в различные другие виды энергии. В аппаратах проволочной и беспроволочной связи, в телевидении, автоматике и телемеханике употребляются материалы с определенными магнитными свойствами. Магнитные явления играют существенную роль также в живой природе.Необычайная общность магнитных явлений, их огромная практическая значимость, естественно, приводят к тому, что учение о магнетизме является одним из важнейших разделов современной физики.
Магнетизм также неотъемлемая часть компьютерного мира: до 2010-х годов в мире были очень распространены магнитные носители информации (компакт-кассеты , дискеты и др), однако ещё «котируются» магнитооптические носители (DVD-RAM
Слайд 2
Этапы работы
Поставить цели и задачи Практическая часть. Исследования и наблюдения. Вывод.
Слайд 3
Цель:исследовать экспериментальным путем свойства магнитных явлений. Задачи: - Изучить литературу. - Провести опыты и наблюдения.
Слайд 4
Магнетизм
Магнетизм - форма взаимодействия движущихся электрических зарядов, осуществляемая на расстоянии посредством магнитного поля. Магнитное взаимодействие играет важную роль в процессах, протекающих во Вселенной. Вот двапримера, подтверждающие сказанное. Известно, чтомагнитное поле звезды порождает звездный ветер,аналогичный солнечному, который, уменьшая массу и момент инерции звезды, изменяет ход ее развития. Известно также, что магнитосфера Земли защищает нас от гибельного воздействия космических лучей. Если бы ее не было, эволюция живых существ на нашей планете, видимо, пошла бы иным путем, а может быть, жизнь на Земле не возникла бы вовсе.
Слайд 5
Слайд 6
Магнитное поле Земли
Основная причина наличия магнитного поля Земли в том, что ядро Земли состоит из раскаленного железа (хорошего проводника электрических токов, возникающих внутри Земли). Графически магнитное поле Земли похоже на магнитное поле постоянного магнита. Магнитное поле Земли образует магнитосферу, простирающуюся на 70-80 тыс. км в направление Солнца. Она экранирует поверхность Земли, защищает от вредного влияния заряженных частиц, высоких энергий и космических лучей, определяет характер погоды. Магнитное поле Солнца в 100 больше, чем земное.
Слайд 7
Изменение магнитного поля
Причиной постоянных изменений является наличие залежей полезных ископаемых. На Земле имеются такие территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажается залеганием железных руд. Например, Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области. Причина кратковременных изменений магнитного поля Земли действие "солнечного ветра", т.е. действие потока заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем. Магнитное поле этого потока взаимодействует магнитным полем Земли, возникают "магнитные бури".
Слайд 8
Человек и магнитные бури
Сердечно – сосудистая и кровеносная система повышается артериальное давление, ухудшается коронарное кровообращение. Магнитные бури вызывают в организме человека, страдающего заболеваниями Сердечно сосудистой системы, обострения (инфаркт миокарда, инсульт, гипертонический криз и т. д.). Органы дыхания Под действием магнитных бурь изменяются биоритмы. Состояние одних больных ухудшается до магнитных бурь, а других - после. Приспосабливаемость таких больных к условиям магнитных бурь очень мала.
Слайд 9
Практическая часть
Цель: собрать данные о количестве вызовов скорой помощи за 2008 год и сделать вывод. Выяснить корреляционную зависимость детской заболеваемости и магнитными бурями.
Бури и т. д. Как они возникают? Чем характеризуются?
Магнетизм
Магнитные явления и свойства в совокупности называют магнетизмом. Об их существовании было известно очень давно. Предполагается, что уже четыре тысячи лет назад китайцы использовали эти знания для создания компаса и навигации в морских походах. Проводить опыты и серьезно изучать физическое магнитное явление начали только в XIX веке. Одним из первых исследователей в этой области считается Ханс Эрстед.
Магнитные явления могут происходить как в Космосе, так и на Земле, и проявляются только в пределах магнитных полей. Такие поля возникают от электрических зарядов. Когда заряды неподвижны, вокруг них образуется электрическое поле. Когда они движутся - магнитное поле.
То есть явление магнитного поля возникает с появлением электрического тока или переменного электрического поля. Это область пространства, внутри которой действует сила, влияющая на магниты и магнитные проводники. Она имеет свое направление и уменьшается по мере отдаления от своего источника – проводника.
Магниты
Тело, вокруг которого образуется магнитное поле, называется магнитом. Самым маленьким из них является электрон. Притяжение магнитов – самое известное физическое магнитное явление: если приложить два магнита друг к другу, то они либо притянуться, либо оттолкнуться. Все дело в их положении относительно друг друга. Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный.
Одноименные полюса отталкиваются, а разноименные, наоборот, притягиваются. Если разрезать его надвое, то северный и южный полюса не разделятся. В результате, мы получим два магнита, на каждом из которых также будет по два полюса.
Существует ряд материалов, которые обладают магнитными свойствами. К ним относятся железо, кобальт, никель, сталь и т.д. Среди них есть и жидкости, сплавы, химические соединения. Если магнетики подержать возле магнита, то они и сами им станут.
Такие вещества, как чистое железо, легко приобретают подобное свойство, но и быстро с ним прощаются. Другие (например, сталь) намагничиваются дольше, но удерживают эффект длительное время.
Намагничивание
Выше мы установили, что магнитное поле возникает при движении заряженных частиц. Но о каком движении может идти речь, например, в куске железа, висящем на холодильнике? Все вещества состоят из атомов, в которых и находятся движущиеся частицы.
Каждый атом обладает своим магнитным полем. Но, в одних материалах эти поля направлены хаотично в различные стороны. Из-за этого, вокруг них не создается одного большого поля. Такие вещества не способны намагничиваться.
В других материалах (железе, кобальте, никеле, стали) атомы способны выстраиваться так, что все они будут направлены одинаково. В результате, вокруг них формируется общее магнитное поле и тело намагнитится.
Получается, намагничивание тела - это упорядочивание полей его атомов. Чтобы нарушить этот порядок достаточно сильно ударить по нему, например, молотком. Поля атомов начнут хаотичное движение и утратят магнитные свойства. Тоже произойдет, если материал нагреть.
Магнитная индукция
Магнитные явления связаны с движущимися зарядами. Так, вокруг проводника с электрическим током непременно возникает магнитное поле. Но может ли быть наоборот? Этим вопросом однажды задался английский физик Майкл Фарадей и открыл явление магнитной индукции.
Он заключил, что постоянное поле не может вызвать электрический ток, а переменное – может. Ток возникает в замкнутом контуре магнитного поля и называется индукционным. Электродвижущая сила при этом будет изменяться пропорционально изменению скорости поля, которое пронизывает контур.
Открытие Фарадея было настоящим прорывом и принесло немалую пользу производителям электротехники. Благодаря ему, стало возможным получать ток из механической энергии. Закон, выведенный ученым, применялся и применяется в устройстве электродвигателей, различных генераторов, трансформаторов и т.д.
Магнитное поле Земли
У Юпитера, Нептуна, Сатурна и Урана есть магнитное поле. Наша планета – не исключение. В обычной жизни мы практически не замечаем его. Оно не осязаемо, не имеет вкуса или запаха. Зато именно с ним связаны магнитные явления в природе. Такие, как полярное сияние, магнитные бури или магниторецепция у животных.
По сути, Земля является огромным, но не очень сильным магнитом, который имеет два полюса, не совпадающие с географическими. Магнитные линии выходят из Южного полюса планеты и входят в Северный. Это означает, что на самом деле Южный полюс Земли является северным полюсом магнита (поэтому на Западе синим цветом обозначается южный полюс – S, а красным обозначают северный полюс – N).
Магнитное поле распространяется на сотни километров от поверхности планеты. Оно служит невидимым куполом, который отражает мощное галактическое и солнечное излучение. Во время столкновения частиц радиации с оболочкой Земли и образуются многие магнитные явления. Давайте рассмотрим самые известные из них.
Магнитные бури
На нашу планету сильное влияние оказывает Солнце. Оно не только дает нам тепло и свет, но и провоцирует такие неприятные магнитные явления, как бури. Их появление связано с повышением солнечной активностью и процессами, которые происходят внутри этой звезды.
Земля постоянно испытывает влияние потока ионизированных частиц с Солнца. Они движутся со скоростью 300-1200 км/с и характеризуются как солнечный ветер. Но время от времени на звезде происходят внезапные выбросы огромного количества этих частиц. Они действуют на земную оболочку как толчки и заставляют магнитное поле колебаться.
Длятся такие бури обычно до трех суток. В это время некоторые жители нашей планеты испытывают недомогание. Колебания оболочки отражаются на нас головными болями, повышением давления и слабостью. За всю жизнь человек переживает в среднем 2000 бурь.
Северное сияние
Есть и более приятные магнитные явления в природе – северное сияние или же аврора. Оно проявляется в виде свечения неба с быстро меняющимися цветами, и происходит преимущественно в высоких широтах (67-70°). При сильной активности Солнца сияние наблюдается и ниже.
Примерно в 64 километрах над полюсами заряженные солнечные частицы встречаются с дальними границами магнитного поля. Здесь некоторые из них направляются к магнитным полюсам Земли, где взаимодействуют с газами атмосферы, отчего и появляется сияние.
Спектр свечения зависит от состава воздуха и его разреженности. Красное свечение происходит на высоте от 150 до 400 километров. Синие и зеленые оттенки связаны с большим содержанием кислорода и азота. Они происходят на высоте 100 километров.
Магниторецепция
Основная наука, изучающая магнитные явления, – физика. Однако некоторые из них может затрагивать и биология. Например, магниточувствительность живых организмов – способность распознавать магнитное поле Земли.
Этим уникальным даром обладают многие животные, в особенности мигрирующие виды. Способности к магниторецепции обнаружена у летучих мышей, голубей, черепах, кошек, оленей, у некоторых бактерий и т. д. Она помогает животным ориентироваться в пространстве и находить свое жилье, удаляясь от него на десятки километров.
Если человек для ориентации использует компас, то животные пользуются вполне природными инструментами. Точно определить, как и почему работает магниторецепция, ученые пока не могут. Но известно, что голуби способны находить свой дом даже, если их увезти от него на сотни километров, закрыв при этом птицу в абсолютно темном ящике. Черепахи находят место своего рождения даже спустя годы.
Благодаря своим «суперспособностям» животные предчувствуют извержение вулканов, землетрясения, бури и другие катаклизмы. Они тонко чувствуют колебания в магнитном поле, что повышает способность к самосохранению.
Предлагаемая тема является робкой попыткой приблизиться к пониманию в некоторой части замысла Творца по созданию основ построения и функционирования Мироздания. Направление, в котором можно попытаться понять его замысел, обозначил Знахарь в комментарии 1184 к теме “Что такое гравитация”: “ Вот я на нынешнем этапе первооснову понимаю так: первооснова или первоматерия это то, из чего состоит эфир-вакуум, то, что создаёт поля, из чего состоят элементарные частицы. А в будущем, будут первоосновой частицы, из которых состоят частицы эфира. Но всегда и везде первоосновой будут частицы”.
В предлагаемой теме не рассматриваются частицы первоосновы, из которых состоят частицы эфира, начинаем из чего состоит эфир.
Исходные допущения составляют слабое звено любой гипотезы. Отсутствие сегодня возможности экспериментальной проверки исходных допущений не обязательно означает, что они некорректны, кроме того могут быть неверно истолкованы данные эксперимента. Неверно истолкованные Резерфордом результаты опытов по рассеиванию альфа-частиц, проведенные им в 1911г, на столетие затруднили понимание механизма связи между атомами. В одном из комментариев che писал: “…ведь теория апробируется исключительно реализацией генерируемых ею прогнозов…” Предсказание свойств элементов на основе расчётов, выполненных по предложенной схеме строения электрона, послужит апробацией предложенной в теме гипотезы. Во всех рисунках в теме не соблюдается масштаб, приоритет – наглядности.
Исходные допущения.
Любое взаимодействие может передаваться только контактно.
В природе существует только контактное взаимодействие и непрерывное движение частиц первоосновы (…“это то, из чего состоит эфир-вакуум, то, что создаёт поля, из чего состоят элементарные частицы”), независимо это единичные частицы или они входят в состав образования. Эти частицы и передают взаимодействие и участвуют в нём.
Мироздание построено на гармоничных отношениях последовательностей контактных взаимодействий частиц первоосновы.
Простые эксперименты.
Опыт 1. Возьмём постоянный магнит и отметим силу притяжения магнитного поля в некоторой точке (пробным телом). Пропустим через магнит постоянный электрический ток. Магнитное поле, создаваемое электрическим током, должно быть направлено противоположно магнитному полю постоянного магнита. Будем увеличивать ток, последовательно измеряя сопротивление постоянного магнита. До некоторого определённого значения тока сопротивление в магните практически не будет меняться. Сила притяжения изменяться также не будет. При определённом значении тока получим скачкообразное уменьшение сопротивления постоянного магнита, сила притяжения при этом скачкообразно уменьшится. После этого при прекращении пропускания электрического тока магнитные свойства постоянного магнита не восстанавливаются.
Опыт 2. Поместим два постоянных магнита в ёмкость, из которой выкачан воздух (создан вакуум). Взаимодействие магнитов в ёмкости ничем не будет отличаться от их взаимодействия в обычных условиях атмосферы.
Опыт 3. Охладим ёмкость и соответственно постоянные магниты до температуры жидкого азота. Свойства магнитов пропадают и не восстанавливаются при их возвращении в обычную среду атмосферы.
Частицы первоосновы.
Магнитное поле постоянного магнита может существовать только при условии постоянного движения зарядов по поверхности магнита. Атомы взаимодействуют электронами.
Любое взаимодействие может передаваться только контактно.
Чтобы обеспечить передачу заряда от одного атома к другому атому электроны должны иметь в своём составе частицы, которые этот заряд передадут. Эти частицы также должны обеспечивать связь между атомами, движение зарядов по поверхности постоянного магнита и ток в проводниках. Из этого следует, что
электрон должен состоять из частиц, которые контактно передают взаимодействие между атомами. Эти частицы и передают взаимодействие и участвуют в нём
.
Из таких же частиц состоит эфир. Хаотичное движение этих частиц определяет температуру эфира порядка 30К. Из таких же частиц состоят нейтрино, фотоны, кварки в протонах и нейтронах. Назовём их действительно элементарными частицами. Термин “истинно элементарные” будем использовать в отдельной теме при рассмотрении “… в будущем, будут первоосновой частицы, из которых состоят частицы эфира”.
По моим представлениям для соблюдения гармонии в строении и функционировании нашего мироздания действительно элементарные частицы должны иметь следующие характеристики. Условный размер (диаметр) порядка 10-55м, плотность субстанции порядка 5^10+6г/см+3. Внутри субстанции действительно элементарной частицы находится область (зона) в неравновесном состоянии – “напряжении”. Эквивалент этого состояния будем называть положительным зарядом. Величина заряда у всех частиц одинаковая q=10-20Кл. Отличаются друг от друга действительно элементарные частицы размерами области “напряжения” в своих субстанциях. Количество действительно элементарных частиц в единице объёма эфира постоянно, порядка 10+13 штук в кубическом сантиметре, средняя скорость порядка 5^10+5м/сек.
Строение электрона.
Поскольку на сегодняшний день электрон проверен на дискретность только до размера 10-19м, утверждать, что он неделим некорректно. Современное представление об электроне, как о частице-волне не участвующей в контактных взаимодействиях, неверно. Приведенные выше опыты косвенно указывают на дискретное строение электрона.
Представим электрон как динамическую систему из действительно элементарных частиц
(далее RE). Предположим, что две пары одинаковых RE, назовём их базовыми, контактно взаимодействуют – колеблются в парах вокруг одной общей точки.
Рис. 1 Взаимодействие базовых частиц электрона
Колебания пар RE сдвинуты относительно друг друга на половину периода, линии колебаний пар перпендикулярны друг другу. Период колебаний одной базовой RE порядка 5^10-25сек., амплитуда колебаний порядка 10-15м.
Предположим, что каждая базовая RE контактно взаимодействует попеременно с тремя другими одинаковыми RE, назовём их контактными. Период колебаний одной контактной RE порядка 3^10-24сек., средняя амплитуда колебаний в нормальных условиях порядка 5^10-12м.
Рис. 2 Взаимодействие базовых и контактных частиц – строение электрона.
Электрон состоит из шестнадцати действительно элементарных частиц колеблющихся в двух концентрических “слоях”: в первом – четыре (базовые), во втором – двенадцать (контактные) RE. Структурная запись . В строении электрона обеспечивается динамическая симметрия – каждая RE(баз) контактно взаимодействует попеременно с тремя RE(кон). Колебания RE(кон) в электронах атома синхронизированы. Размер электрона (его условная сферическая граница) практически определяется амплитудой колебаний RE(кон). Важно отметить, что RE(кон), достигая максимального удаления от геометрического центра электрона к его условной сферической границе, не останавливаются даже на мгновение, а совершают движение по эллиптической полуокружности и затем движутся в обратном направлении.
В природе существует только контактное взаимодействие и непрерывное движение действительно элементарных частиц, независимо это единичная частица или она входит в состав образования.
Заряд электрона равен сумме зарядов RE его составляющих q(e) = 10-20Кл. ^ 16шт. = 1,6^10-19Кл.
В атоме центр электрона (точка, вокруг которой колеблются RE(баз) электрона) расположен от центра протона на расстоянии порядка 1,4 радиуса протона. Область контактных взаимодействий RE(баз) с RE(кон) в свободном электроне и в электроне в составе атома водорода представляет собой шар, в составе атома гелия - полушарие, с возрастанием номера элемента она уменьшается. Сегмент области контактных взаимодействий RE(баз) с RE(кон) в электронах атомов определяется номером элемента. Приведенная конструкция дискретного строения электрона минимально возможная, которая обеспечивает всё многообразие связей элементов и их свойств.
Образование магнитного поля постоянного магнита.
В каждом электроне в составе атома ферромагнетика девять RE(кон) создают связь между атомами путём взаимного обмена RE(кон) между электронами соседних атомов. Три RE(кон) каждого электрона на поверхности ферромагнетика не участвуют во взаимодействиях с RE(кон) электронов соседних атомов.
При намагничивании, под воздействием внешнего магнитного поля на поверхности ферромагнетика в электронах происходит отклонение от нормальной геометрии колебаний трёх RE(кон), не участвующих в обеспечении связи между атомами. Увеличивается радиус эллиптической полуокружности до контакта с RE(кон) в электронах соседних атомов – RE(кон) начинают передавать друг другу импульс в направлении внешнего магнитного поля. Возникает постоянное движение зарядов по поверхности магнита в одном направлении – круговой ток. Нарушение симметрии и гармонии колебаний не происходит, так как положение точки контакта RE(кон) с RE(баз) в электроне не изменяется. Сопротивление движению RE(кон) по эллиптической полуокружности вследствие их малости практически отсутствует, потери энергии не происходит, поэтому после снятия внешнего магнитного поля движение зарядов по поверхности ферромагнетика (круговой ток) сохраняется.
Скорость передачи импульса между RE(кон) в электронах соседних атомов постоянного магнита сравнима со скоростью света. Средняя скорость движения RE эфира на несколько порядков меньше. При их столкновении RE эфира приобретает импульс в направлении кругового тока по поверхности магнита – происходит возмущение эфира.
Рис. 3 Возникновение поля постоянного магнита
В начальный момент столкновения, непосредственно у поверхности магнита, скорость RE эфира большая – возмущение эфира максимальное. По мере удаления от поверхности магнита скорость RE эфира уменьшается вследствие столкновений с другими RE эфира и на некотором расстоянии от магнита становится равной средней скорости хаотического движения RE эфира – возмущение эфира исчезает.
Область возмущённого эфира, возникающая вследствие передачи импульса от RE(кон) в электронах соседних атомов на поверхности постоянного магнита к RE эфира, представляет собой магнитное поле постоянного магнита.
Рассмотрим приведенные в теме эксперименты.
Три RE(кон) каждого электрона на поверхности ферромагнетика (проводника), не участвующих в создании связи между атомами, участвуют также в передаче электрического тока.
В этом случае в процессе движения RE(кон) между соседними электронами происходит их столкновение с RE эфира, т.е. возникает возмущение эфира – магнитное поле. Таким образом, и в постоянном магните и при передаче тока от внешнего источника все три RE(кон) каждого электрона на поверхности ферромагнетика (проводника), не участвующих в создании связи между атомами, участвуют в образовании магнитного поля.
Скачкообразное уменьшение сопротивления постоянного магнита и падение силы притяжения при некотором значении постоянного тока (опыт 1) объясняется тем, что RE(кон) на поверхности магнита перестают передавать импульс друг другу при колебаниях и начинают передавать импульс в момент замещении RE(кон) в электронах соседних атомов (передача тока от внешнего источника).
Если к постоянному магниту поднести другой постоянный магнит так, чтобы направления их круговых токов были противоположны, RE эфира, получившие импульс от RE(кон) в электронах соседних атомов, будут двигаться навстречу друг другу – магниты будут отталкиваться. При совпадении направлений поверхностных круговых токов RE эфира будут “вытесняться” из пространства между магнитами, а RE эфира с противоположных сторон будут “приталкивать” магниты друг к другу. Подобный механизм “приталкивания” двух лодок наблюдаем при движении между ними воды.
При охлаждении магнитов (опыт 3) уменьшается до 10-13м. амплитуда колебаний RE(кон) на поверхности магнитов. В результате, в электронах соседних атомов на поверхности магнитов, отклонения RE(кон) становится недостаточно для их контактного взаимодействия, передача импульса прекращается, магнитное поле исчезает.
Движение зарядов по поверхности образования (возникновение магнитного поля) возможно, если образование имеет в какой-то мере упорядоченную атомную структуру. В этом случае RE(кон) в электронах соседних атомов на поверхности образования могут, контактно взаимодействуя друг с другом, передавать импульс RE эфира в направлении магнитного поля. По такому принципу происходит некоторое намагничивание малого ферромагнетика постоянным магнитом и их взаимодействие. Поскольку в круговом токе на поверхности постоянного магнита в нормальных условиях сопротивление движению зарядов практически отсутствует, потери энергии, например при намагничивании малого ферромагнетика практически не происходит. Постоянный магнит в нормальных условиях может неограниченно долго выполнять работу по перемещению ферромагнетиков. Работа производится за счёт энергии RE эфира – из пространства между постоянным магнитом и ферромагнетиком RE эфира “вытесняются”, а RE эфира с противоположных сторон “приталкивают” их друг к другу.
При не упорядоченной атомной структуре образования (диэлектрики) передача импульса между RE(кон) в электронах соседних атомов и затем от RE(кон) к RE эфира (возмущение эфира) не может происходить – магнитное поле не возникает.
Возникновение так называемых “вихрей Абрикосова” объясняется наличием в объёме сверхпроводников второго рода в электронах соседних атомов RE(кон) не участвующих в образовании связей между атомами, т. е. могущих обеспечить движение зарядов между ними – местный круговой ток. Таким образом, только дискретное строение электрона позволяет естественным образом объяснить природу магнетизма.
На основе контактного взаимодействия RE (кон) в электронах соседних атомов представляется возможным в будущем выполнить расчёты энергии связи атомов и энергии движения зарядов по поверхности ферромагнетика. Применение этих расчётов для предсказания свойств элементов, в том числе в соединениях, послужит апробацией предложенной гипотезы.
Борис Кириленко.
Приложение
Связь атомов.
Связь атомов это связь между электронами соседних атомов. В элементах и их соединениях атомы расположены таким образом, что при колебании в районе максимального удаления RE(кон) от центров своих электронов RE(кон) в составе электронов одного атома входят в область колебаний RE(кон) в составе электронов соседнего атома. Образуется область перекрытия колебаний RE(кон) в составе электронов соседних атомов.
Механизм связи атомов в элементах представляет собой обмен RE(кон) между электронами соседних атомов.
На рисунке для наглядности показано только по одному электрону у каждого атома; RE, какими обмениваются электроны, выделены цветом. Конусом отмечен сегмент области контактных взаимодействий RE(баз) с RE(кон) в электронах атомов.
Связь атомов в элементе.
Обмен RE(кон) происходит по линии контактных взаимодействий RE(кон) с RE(баз) в электронах. На RE(кон), которая вошла в область перекрытия колебаний RE(кон) в соседних электронах, начинает действовать сила, притягивающая RE(кон) к центру электрона соседнего атома. Происходит взаимный обмен RE(кон) в электронах соседних атомов – атомы соединяются. Взаимодействия RE(кон) в составе электронов соседних атомов элемента синхронизированы. Величина и расположение зоны обмена RE(кон) относительно соседних протонов определяют свойства элементов и их соединений.
Электропроводность
Передаче тока от внешнего источника в проводнике происходит путём замещения RE(кон) в электронах соседних атомов на поверхности проводника в направлении внешнего поля.
Замещение RE(кон) в составе электронов происходит перпендикулярно линии
контактных взаимодействий RE(кон) с RE(баз) в электронах атомов. На рисунке для наглядности показано только по одному электрону у каждого атома; RE(кон), какие замещаются в электронах, выделены цветом.
Передача тока в проводнике.
При замыкании цепи RE(кон) из источника тока замещают RE(кон) в электроне на поверхности проводника в ближайшей точке контакта. Став не связанным, получив импульс, RE(кон) проводника замещает RE(кон) в составе соседнего электрона проводника и т.д. В конечной точке RE переходит в источник тока. Теоретически передача импульса (тока) путём замещения RE в соседних электронах должна происходить под углом 900 к линии контактных взаимодействий RE в составе электрона. В реальных проводниках центры атомов в узлах кристаллической решётки совершают колебания. Вместе с центрами атомов колеблются центры электронов. Вследствие этого передача импульса происходит с отклонением от угла 900, т.е. происходит потеря энергии. Соответствующее этому углу отклонения, не переданное количество энергии (потери) частично идёт на нагрев, частично отводится излучением.
Конец темы.
В формате PDF (143 кбайт).
С некоторой осторожностью можно считать, что с проблемой гравитации мы разобрались . Получили внутренне непротиворечивые и отвечающие опыту представления о природе гравитации и инерции. В области электричества физика достаточно хорошо осведомлена. Известны носители электрического тока, широко применяемые в науке и технике. Но что такое магнетизм и какова его природа, известно ровно столько же, если не меньше, чем о гравитации во времена Ньютона и прошедшего века. Фарадей ввел линии напряженности магнитного поля. Они хорошо демонстрируются железными опилками на постоянном магните. Но говорить, что эти линии существуют на самом деле, несколько легкомысленно. Максвелл, пользуясь моделью вакуума как некоего диэлектрика, дал физике бессмертные формулы электромагнетизма. В физике стараются не акцентировать внимание на вакууме Максвелла. Как мы видим – совершенно напрасно. Соберем здесь сведения из физики и полученные нами соотношения.
Качественно явление воздействия магнитной напряженности на ферромагнетик объясняется в физике так. В силу особенностей внешних электронных оболочек атомов ферромагнетиков, каждый атом уже является индивидуальным магнитиком. Группа таких атомов образует магнитный домен, который также есть магнит, но уже в макро масштабах. Достаточно принудительно внешним магнитным полем сделать ориентацию доменов в преимущественно одном направлении, как весь образец ферромагнетика становится постоянным магнитом. При этом не все домены ориентируются в одном направлении. Если бы это удалось сделать, то постоянные магниты приобрели невиданную магнитную индукцию и обладали бы фантастическими способностями при взаимодействиях со всеми веществами как парамагнетиками, так и диамагнетиками.
Диамагнетики, простейшим примером которого является атом водорода, имеют статистически «беспорядочную» ориентацию плоскостей вращения электронов вокруг ядер вещества. Слово «беспорядочную» взято в кавычки по причине того, что на самом деле ориентация движения электронов определяется структурой вакуума, относительно которой атомы меняют непрерывно свое положение по причине теплового движения атомов, а также по причине непрерывного взаимодействия зарядов атома (электроны и положительные ядра) с вакуумом. Последнее взаимодействие известно в науке как флуктуации вакуума. И только достаточно сильными магнитными напряженностью в 100...1000 раз сильнее существующих постоянных магнитов удается придать организованную ориентацию вращения электронов диамагнетиков, которая и определяет взаимодействие вещества диамагнетика с внешним магнитным полем. По правилу Ленца полученная организованная магнитная индукция вещества (предмета) направлена против действующего внешнего поля. Получаем силу отталкивания между полюсами магнита и наведенными полюсами магнитиков в диамагнитном предмете. Возникает явление левитации. Таково объяснение этого явления в физике. Недостает только объяснения самого магнитного поля как потока магнитной индукции в вакууме. Природа магнитного континуума вакуума подводит физическую основу для правильного понимания явлений электромагнетизма вообще и приведенного примера левитации.
