RU2435290C2 - Method of checking equivalence of interaction of current-carrying conductor and ferromagnetic torroid, magnetised on circle, lying in external magnetic field with said external magnetic field - Google Patents
Method of checking equivalence of interaction of current-carrying conductor and ferromagnetic torroid, magnetised on circle, lying in external magnetic field with said external magnetic field Download PDFInfo
- Publication number
- RU2435290C2 RU2435290C2 RU2009125874/07A RU2009125874A RU2435290C2 RU 2435290 C2 RU2435290 C2 RU 2435290C2 RU 2009125874/07 A RU2009125874/07 A RU 2009125874/07A RU 2009125874 A RU2009125874 A RU 2009125874A RU 2435290 C2 RU2435290 C2 RU 2435290C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- external magnetic
- conductor
- current
- ferromagnetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к физике магнетизма, в частности к закону об электромагнитной индукции, и может быть использовано в экспериментальной и теоретической физике при объяснении силового взаимодействия магнитных полей разных источников.The invention relates to the physics of magnetism, in particular to the law on electromagnetic induction, and can be used in experimental and theoretical physics to explain the force interaction of magnetic fields of different sources.
Предположение о силовом воздействии движущихся в проводнике с током свободных электронов на кристаллическую решетку проводника, помещенного во внешнее магнитное поле, не выдерживает критики. Действительно, согласно закону об электромагнитной индукции на проводник с током, помещенный во внешнее магнитное поле, действует сила в соответствии с правилом левой руки, по которому магнитные силовые линии, исходящие от северного (N) к южному (S) полюсам, входят в ладонь левой руки, ток в проводнике протекает от ладони вдоль четырех пальцев, а действующая на проводник сила F направлена от ладони вдоль большого пальца, оттопыренного на 90°, то есть все три вектора - магнитного поля HO, тока I в проводнике и возникающей силы F - являются взаимно ортогональными. Также известно, что вокруг проводника с постоянным током возникает круговое магнитное поле НКР, напряженность которого убывает от прямолинейного проводника пропорционально расстоянию d согласно формуле НКР=I/2πd, и магнитные силовые линии располагаются в плоскостях, перпендикулярных к проводнику. Суперпозиция магнитных полей - внешнего НО и кругового НКР - приводит к тому, что с одной стороны проводника напряженность суммарного магнитного поля выше, чем с другой стороны проводника. В картине общего суммарного магнитного поля возникает градиент этого поля. По общему правилу физические системы стремятся к минимуму энергии, поэтому действующая на проводник сила направлена в сторону с меньшей энергией суммарного магнитного поля, то есть противоположно указанному градиенту магнитного поля. Следовательно, причинная природа возникновения силы F состоит в обеспечении минимума энергии - проводник с током стремится выйти из магнитного поля.The assumption of the force action of free electrons moving in a conductor with a current on the crystal lattice of a conductor placed in an external magnetic field does not hold water. Indeed, according to the law on electromagnetic induction, a current conductor placed in an external magnetic field is affected by a force in accordance with the rule of the left hand, according to which the magnetic lines of force emanating from the north (N) to the south (S) poles enter the palm of the left hands, the current in the conductor flows from the palm along four fingers, and the force F acting on the conductor is directed from the palm along the thumb protruding 90 °, that is, all three vectors - the magnetic field H O , the current I in the conductor and the emerging force F - are mutually about orthogonally. It is also known that a circular magnetic field Н КР arises around a direct current conductor, the intensity of which decreases from a rectilinear conductor in proportion to the distance d according to the formula Н КР = I / 2πd, and magnetic field lines are located in planes perpendicular to the conductor. The superposition of magnetic fields - external Н О and circular Н КР - leads to the fact that on one side of the conductor the strength of the total magnetic field is higher than on the other side of the conductor. In the picture of the total total magnetic field, a gradient of this field arises. As a general rule, physical systems tend to minimize energy, therefore, the force acting on the conductor is directed to the side with lower energy of the total magnetic field, that is, opposite to the specified gradient of the magnetic field. Therefore, the causal nature of the occurrence of the force F consists in ensuring a minimum of energy - a conductor with a current tends to leave the magnetic field.
Постоянный ток I в проводнике - суть движение свободных электронов массы m и с зарядом е со скоростью V. Согласно концепции Друде [1-3] концентрация свободных электронов n в металлах определяется формулой n=Z N ρ/А, где Z число валентных электронов в атоме металла, N=6,02·1023 1/моль - число Авогадро, ρ - плотность металла (г/см3), А - молярный вес атома (г/моль), при этом скорость движения свободных электронов равна V=j/en, где j - плотность тока в проводнике. При этом полная масса М потока свободных электронов, проходящих за 1 с в сечении проводника, равна dM/dt=sV·n m (кг/с), где s - поперечное сечение проводника. Так, для медного проводника mM=63,5 г/моль и ρ=8,9 г/см3 при плотности тока j=10 А/мм2 скорость движения свободных электронов в медном проводнике равна 0,74 мм/с, и при сечении этого проводника в 1 мм2 через него скорость потока массы dM/dt свободных электронов составляет 5,68·10-11 кг/с. При этом суммарная сила, действующая на движущиеся свободные электроны в 1 метре проводника, равна F==2,1·10-14 Н.The direct current I in the conductor is the movement of free electrons of mass m and with a charge e with velocity V. According to the Drude concept [1-3], the concentration of free electrons n in metals is determined by the formula n = ZN ρ / А, where Z is the number of valence electrons in an atom metal, N = 6.02 · 10 23 1 / mol is the Avogadro number, ρ is the density of the metal (g / cm 3 ), A is the molar weight of the atom (g / mol), while the velocity of free electrons is V = j / en, where j is the current density in the conductor. In this case, the total mass M of the flux of free electrons passing through the conductor cross section for 1 s is dM / dt = sV · nm (kg / s), where s is the cross section of the conductor. So, for a copper conductor m M = 63.5 g / mol and ρ = 8.9 g / cm 3 at a current density of j = 10 A / mm 2, the speed of motion of free electrons in a copper conductor is 0.74 mm / s, and with a cross section of this conductor of 1 mm 2 through it, the mass flow rate dM / dt of free electrons is 5.68 · 10 -11 kg / s. Thus the total force acting on free electrons moving at 1 meter of the conductor is equal to
Рассмотрим силу Лоренца F┴=е [Vµ0Н], где µ0=1,256·10-6 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, действующую на движущийся со скоростью V электрон в поперечном внешнем магнитном поле с напряженностью Н (А/м). Эта сила ортогональна векторам V и Н (правило левой руки). Подставим в это выражение данные, полученные для рассмотренного выше примера. Тогда погонная сила F┴ при Н=1000 А/м и токе 10 А в проводнике сечением 1 мм2 и длиной 1 м равна F┴=1,602·10-19·0,74·10-3·1,256·10-6·1000=1,49..10-25 Н.Let us consider the Lorentz force F е = e [Vµ 0 N], where µ 0 = 1,256 · 10 -6 Gn / m is the absolute magnetic permeability of vacuum acting on an electron moving at a speed V in a transverse external magnetic field with an intensity N (A / m ) This force is orthogonal to the vectors V and H (left hand rule). We substitute the data obtained for the above example into this expression. Then the linear force F ┴ at H = 1000 A / m and a current of 10 A in a conductor with a cross section of 1 mm 2 and a length of 1 m is F ┴ = 1.602 · 10 -19 · 0.74 · 10 -3 · 1.256 · 10 -6 · 1000 = 1.49. 10 -25 N.
Таким образом, действие на свободные электроны в проводнике электрического и магнитного полей вызывает ничтожно малые силы F= и F┴, которые не следует принимать в расчет, говоря о природе движения проводника с током в поперечном магнитном поле. Следовательно, силовое воздействие на проводник с током со стороны внешнего магнитного поля объясняется исключительно силовым взаимодействием магнитных полей - внешнего и образующегося вокруг проводника с током.Thus, the action of free electrons in a conductor of electric and magnetic fields causes negligible forces F = and F ┴ , which should not be taken into account, speaking about the nature of the movement of the conductor with current in a transverse magnetic field. Therefore, the force acting on the conductor with current from the side of the external magnetic field is explained solely by the force interaction of the magnetic fields - external and formed around the conductor with current.
Исходя из указанного, можно предположить, что аналогичным образом будет возникать сила от взаимодействия внешнего магнитного поля НО с круговым магнитным полем НКР, сосредоточенным внутри намагниченного по кругу ферромагнитного тороида. Учитывая фактор «вмороженности» магнитных силовых линий в домены соответствующих магнитных систем, возникающая сила F действует между объектами-источниками соответствующих магнитных полей. Проверка этого обстоятельства и является задачей заявляемого технического решения.Based on the above, it can be assumed that in a similar way a force will arise from the interaction of an external magnetic field Н О with a circular magnetic field Н КР , concentrated inside a circle-magnetized ferromagnetic toroid. Given the factor of “freezing” of magnetic field lines into the domains of the corresponding magnetic systems, the resulting force F acts between the source objects of the corresponding magnetic fields. Checking this circumstance is the task of the claimed technical solution.
Другие работы на данную тему автору неизвестны.Other works on this subject are unknown to the author.
Целью изобретения является установление факта эквивалентности действия проводника с током во внешнем магнитном поле и ферромагнитного тороида с круговым намагничиванием, помещенного во внешнее магнитное поле.The aim of the invention is to establish the fact of equivalence of the action of a conductor with current in an external magnetic field and a ferromagnetic toroid with circular magnetization, placed in an external magnetic field.
Указанная цель достигается в заявляемом способе проверки эквивалентности взаимодействия с внешним магнитным полем помещенных в него проводника с током и ферромагнитного тороида, намагниченного по кругу, согласно которому плоские грани ферромагнитного тороида располагают в плоскости, коллинеарной магнитным силовым линиям внешнего магнитного поля, и регистрируют наличие или отсутствие возникающей силы, приложенной к ферромагнитному тороиду со стороны внешнего магнитного поля и направленной против градиента образующегося суммарного магнитного поля.This goal is achieved in the claimed method of checking the equivalence of interaction with an external magnetic field of a conductor with current and a ferromagnetic toroid magnetized in a circle, according to which the flat faces of the ferromagnetic toroid are placed in a plane collinear to the magnetic lines of force of the external magnetic field, and the presence or absence is recorded the resulting force applied to the ferromagnetic toroid from the side of the external magnetic field and directed against the gradient of the resulting total magnetic field.
Достижение цели изобретения объясняется общностью конфигурации круговых магнитных полей, создаваемых вокруг проводника с постоянным током и сосредоточенным в ферромагнитном тороиде, намагниченном по кругу.The achievement of the objective of the invention is explained by the general configuration of circular magnetic fields created around a conductor with direct current and concentrated in a ferromagnetic toroid magnetized in a circle.
Простейшим экспериментальным доказательством наличия (или отсутствия) указанной эквивалентности является помещение намагниченного по кругу ферромагнитного тороида во внешнее однородное магнитное поле путем подвеса ферромагнитного тороида на тонкую длинную нить, образующую маятник, который в этом случае будет отклонен от своего положения равновесия на некоторый угол ортогонально магнитным силовым линиям внешнего магнитного поля, если плоскость ферромагнитного тороида будет ориентирована в маятнике коллинеарно магнитным силовым линиям внешнего источника магнитного поля. Наличие постоянного отклонения такого магнитного маятника будет свидетельствовать о возникновении силы, действующей на намагниченный по кругу ферромагнитный тороид со стороны источника внешнего магнитного поля.The simplest experimental evidence of the presence (or absence) of this equivalence is the placement of a magnetized circular ferromagnetic toroid in an external uniform magnetic field by suspending the ferromagnetic toroid on a thin long thread forming a pendulum, which in this case will be deviated from its equilibrium position by some angle orthogonally magnetic force lines of the external magnetic field, if the plane of the ferromagnetic toroid is oriented in the pendulum collinearly by magnetic force iniyam of an external source of a magnetic field. The presence of a constant deviation of such a magnetic pendulum will indicate the occurrence of a force acting on the magnetized circle ferromagnetic toroid from the source of the external magnetic field.
Практически более интересным представляется устройство, реализующее заявляемый способ, рассматриваемое ниже. Подлежащее проверке действие такого устройства понятно из представленных чертежей.Almost more interesting is a device that implements the inventive method, discussed below. The validation of the operation of such a device is clear from the drawings.
На фиг.1 представлен вид сверху на устройство, включающее:Figure 1 presents a top view of the device, including:
1 - цилиндрический полюс N электромагнита радиуса R1, напряженность магнитного поля на его поверхности равна НО,1 - a cylindrical pole N of an electromagnet of radius R 1 , the magnetic field on its surface is equal to N About
2 - коаксиально-цилиндрический полюс S электромагнита с внутренним радиусом R2, напряженность поля на его поверхности равна НМИН,2 - coaxial-cylindrical pole S of an electromagnet with an internal radius R 2 , the field strength on its surface is equal to N MIN ,
3 и 4 - намагниченные по кругу ферромагнитные тороиды с напряженностью кругового магнитного поля НКР,3 and 4 - magnetized in a circle ferromagnetic toroids with a circular magnetic field strength N KR ,
5 и 6 - подшипники крепления ферромагнитных тороидов 3 и 4,5 and 6 - bearings mounting
7 и 8 - рычаги закрепления осей подшипников 5 и 6,7 and 8 - levers for fixing the axes of
9 - ось вращения рычагов 7 и 8, являющаяся выходной осью устройства,9 - the axis of rotation of the
10 - подшипник оси 9.10 - axle bearing 9.
В произвольной точке пространства в зазоре коаксиально-цилиндрического электромагнита, удаленной от оси 9 на расстояние r, напряженность внешнего магнитного поля равна Н(r)=HO R1/r, где R1≤r≤R2. Таким образом, магнитное поле в зазоре электромагнита является неоднородным по радиусу r, но однородным по окружностям радиусов r. Длина рычагов 7 и 8 равна радиусу R вращения осей ферромагнитных тороидов 3 и 4 вокруг выходной оси 9. Возникающий в системе вращательный момент MBP=n R F определяется числом n симметрично расположенных в магнитном зазоре ферромагнитных тороидов (в данном примере устройства n=2).At an arbitrary point in space in the gap of a coaxial-cylindrical electromagnet remote from the axis 9 by a distance r, the external magnetic field strength is H (r) = H O R 1 / r, where R 1 ≤r≤R 2 . Thus, the magnetic field in the gap of the electromagnet is inhomogeneous in radius r, but uniform in circles of radii r. The length of the
На фиг.2 представлен вид сбоку на устройство, включающее дополнительно:Figure 2 presents a side view of the device, which further includes:
11 - обмотку электромагнита,11 - winding of an electromagnet,
12 - регулируемый источник постоянного тока I, намагничивающего электромагнит.12 - adjustable constant current source I, magnetizing an electromagnet.
Направление подмагничивающего тока I указано стрелкой, и по правилу буравчика на элементе электромагнита 1 образуется северный (N) полюс - исток магнитных силовых линий, а на элементе 2 - южный (S) полюс. Ферромагнитные тороиды 3 и 4 могут свободно вращаться на их осях, закрепленных на рычагах 7 и 8, через подшипники 5 и 6. Вращение выходной оси 9 с угловой скоростью ω указано фигурной стрелкой.The direction of the magnetizing current I is indicated by the arrow, and according to the rule of the gimlet, the north (N) pole is formed on the element of electromagnet 1 - the source of magnetic field lines, and on the element 2 - the south (S) pole.
На фиг.3 поясняется механизм возникновения движущей силы F проводника с током в однородном магнитном поле напряженностью HO, взаимодействующим с круговым магнитным полем НКР, возникающим вокруг проводника с током I.Figure 3 explains the mechanism of occurrence of the driving force F of a conductor with a current in a uniform magnetic field of intensity H O interacting with a circular magnetic field H KR arising around the conductor with current I.
На фиг.4 представлено распределение сил F(z), действующих на соответствующие участки проводника с током I, помещенного в неоднородное (вдоль оси координат z) магнитное поле H(z), силовые линии которого коллинеарны плоскостям расположения круговых магнитных полей НКР, параллельных плоскости ху системы координат. Вектор силы F(z) располагается в соответствии с правилом левой руки.Figure 4 shows the distribution of forces F (z) acting on the corresponding sections of a conductor with current I placed in a non-uniform (along the z coordinate axis) magnetic field H (z), the lines of force of which are collinear to the planes of arrangement of circular magnetic fields N KR parallel xy plane coordinate system. The force vector F (z) is located in accordance with the rule of the left hand.
На фиг.5 указан процесс кругового намагничивания ферромагнитных тороидов 3 и 4 путем наложения на них обмотки 13, подключенной к источнику 14 намагничивающего до насыщения постоянного тока IHAC (указан стрелкой). Возникающее в ферромагнитных тороидах замкнутое магнитное поле показано фигурными стрелками, его направление соответствует правилу буравчика. После процедуры намагничивания ферромагнитных тороидов 3 и 4 с них снимается обмотка 13, и намагниченные тороиды используются в рассматриваемом устройстве (фиг.1 и 2).Figure 5 shows the process of circular magnetization of
На фиг.6 рассмотрена природа возникновения силы F, приложенной к ферромагнитному тороиду с круговой намагниченностью, например, по часовой стрелке, с напряженностью кругового магнитного поля НКР, в однородном магнитном поле с напряженностью магнитного поля НО в зазоре между полюсами N и S магнита. Видно, что в верхней половине ферромагнитного тороида магнитные поля НО* и НКР вычитаются друг из друга, а в нижней половине - складываются. Это означает, что градиент суммарного магнитного поля, связанного с ферромагнитным тороидом, направлен сверху вниз, а возникающая сила F, наоборот, - снизу вверх, как указано жирной стрелкой. Магнитное поле НО*>НО, поскольку материал ферромагнитного тороида (например, феррит SmCo3) имеет большую величину относительной магнитной проницаемости µ>>1. Тонкими стрелками показано примерное распределение магнитных силовых линий между полюсами N и S с учетом расположения между ними намагниченного по кругу ферромагнитного тороида.In Fig. 6, the nature of the appearance of a force F applied to a ferromagnetic toroid with circular magnetization, for example, clockwise, with a circular magnetic field strength Н КР , in a uniform magnetic field with a magnetic field strength Н О in the gap between the poles of the magnet N and S . It can be seen that in the upper half of the ferromagnetic toroid, the magnetic fields Н О * and Н КР are subtracted from each other, and in the lower half they are added. This means that the gradient of the total magnetic field associated with the ferromagnetic toroid is directed from top to bottom, and the arising force F, on the contrary, is directed from bottom to top, as indicated by the bold arrow. The magnetic field H O *> H O , since the material of the ferromagnetic toroid (for example, ferrite SmCo 3 ) has a large relative magnetic permeability µ >> 1. Thin arrows show an approximate distribution of magnetic field lines between the N and S poles, taking into account the location of a magnetized ferromagnetic toroid between them.
Рассмотрим операционную сущность заявляемого способа.Consider the operational nature of the proposed method.
В заявляемом способе проводник с постоянным током заменен на намагниченный по кругу ферромагнитный тороид, круговое магнитное поле НКР в котором реализует фрагмент кругового магнитного поля проводника с током НКР=I/2πd, при этом величина d соответствует среднему радиусу ферромагнитного тороида. Такое соответствие тем более точно выполняется, чем тоньше ферромагнитный тороид (чем меньше различие между внутренним и наружным радиусами ферромагнитного тороида), поскольку магнитное поле проводника с током является существенно неоднородным, а поле внутри ферромагнитного тороида практически однородно по его поперечному сечению. Магнитные силовые линии внутри ферромагнитного тороида представляют собой окружности, расположенные параллельно торцевым его плоскостям. При установке ферромагнитных тороидов так, что его торцевые плоскости коллинеарны силовым линиям внешнего магнитного поля, обеспечивается максимум градиента суммарного магнитного поля, следовательно, максимум возможной силы F, направленной против этого градиента и создающей вращательный момент силы МВР=F R. Для ферромагнитного тороида 3 (фиг.1) сила F направлена вверх, а для ферромагнитного тороида 4 - вниз. Возникает пара сил с моментом МВР=2 F R. Указанное различие в направлениях сил для ферромагнитных тороидов 3 и 4 объясняется тем, что в верхней половине тороида 3 магнитные поля НО* и НВИХ вычитаются, а в верхней половине тороида 4 магнитные поля НО* и НКР складываются. При расположении в коаксиально-цилиндрическом зазоре электромагнита нескольких симметрично расположенных ферромагнитных тороидов с круговым намагничиванием по одному и тому же направлению соответственно возрастает вращательный момент МВР=n F R, где n - число используемых ферромагнитных тороидов. Под действием вращательного момента МВР ось вращения 9 приходит во вращательное движение с угловой скоростью ω в установившемся режиме, что более наглядно видно на фиг.2.In the inventive method, the direct current conductor is replaced by a circle magnetized ferromagnetic toroid, a circular magnetic field N KR in which a fragment of a circular magnetic field of a conductor with a current N KR = I / 2πd is realized, and the value d corresponds to the average radius of the ferromagnetic toroid. This correspondence is all the more precisely fulfilled, the thinner the ferromagnetic toroid (the smaller the difference between the inner and outer radii of the ferromagnetic toroid), since the magnetic field of the conductor with current is substantially inhomogeneous, and the field inside the ferromagnetic toroid is almost uniform in its cross section. Magnetic field lines inside a ferromagnetic toroid are circles located parallel to its end planes. When installing ferromagnetic toroids so that its end planes are collinear to the lines of force of the external magnetic field, the maximum gradient of the total magnetic field is ensured, therefore, the maximum possible force F directed against this gradient and creates a torque moment M BP = F R. For a ferromagnetic toroid 3 (Fig. 1) the force F is directed upward, and for a
Таким образом, заявляемый способ характеризуется последовательностью связанных операций над материальным объектом. Так, в качестве физической системы, эквивалентной проводнику с током, используют намагниченный по кругу ферромагнитный тороид, который располагают его торцевыми плоскостями параллельно магнитным силовым линиям магнитного поля коаксиально-цилиндрического электромагнита, при этом в случае эквивалентности замены проводника с током на намагниченный по кругу ферромагнитный тороид и под действием возникшего вращательного момента, приложенного к ферромагнитным тороидам, регистрируют вращательное движение последних. Наличие вращательного движения системы ферромагнитных тороидов с круговым намагничиванием, помещенных во внешнее магнитное поле, означает правомерность считать эквивалентными проводник с током и намагниченный по кругу ферромагнитный тороид в части использования этих объектов для возбуждения магнитодвижущей силы. В противном случае следует исследовать различие природы магнитных взаимодействий во внешнем магнитном поле проводника с током и намагниченного по кругу ферромагнитного тороида.Thus, the claimed method is characterized by a sequence of related operations on a material object. So, as a physical system equivalent to a conductor with current, a ferromagnetic toroid magnetized in a circle is used, which is placed with its end planes parallel to the magnetic lines of force of the magnetic field of a coaxial cylindrical electromagnet, in this case, if the conductor with current is replaced by a magnetized circle ferromagnetic toroid and under the action of the resulting torque applied to the ferromagnetic toroids, the rotational movement of the latter is recorded. The presence of rotational motion of a system of circularly magnetized ferromagnetic toroids placed in an external magnetic field means that it is legitimate to consider a conductor with current and a circle magnetized ferromagnetic toroid as regards the use of these objects to excite a magnetomotive force. Otherwise, one should investigate the difference in the nature of magnetic interactions in the external magnetic field of the conductor with current and the magnetized circle ferromagnetic toroid.
Изменение силы тока I в обмотке 11 электромагнита (фиг.2) от регулируемого источника постоянного тока 12 в случае выявленной эквивалентности взаимодействий приводит к изменению угловой скорости ω вращения оси 9. То обстоятельство, что в магнитном зазоре коаксиально-цилиндрического электромагнита магнитное поле является неоднородным (см. аналог на фиг.4), соответственно вносит коррекцию в расчет возникающей магнитодвижущей силы по сравнению с работой устройства при использовании однородного магнитного поля (как на фиг.3 для проводника с током). Кроме того, помещение в указанный магнитный зазор ферромагнитного тороида (см. фиг.6) с большой относительной магнитной проницаемостью увеличивает магнитный поток электромагнита в ферромагнитном тороиде по сравнению с магнитным потоком между такими же участками полюсов электромагнита, но в отсутствие ферромагнитного тороида.A change in the current strength I in the winding 11 of the electromagnet (Fig. 2) from an adjustable DC source 12 in the case of the identified equivalence of interactions leads to a change in the angular velocity ω of rotation of the axis 9. The fact that the magnetic field in the magnetic gap of the coaxial-cylindrical electromagnet is inhomogeneous ( see the analogue in figure 4), respectively, makes a correction in the calculation of the emerging magnetomotive force compared with the operation of the device when using a uniform magnetic field (as in figure 3 for a conductor with current m). In addition, placing a ferromagnetic toroid in the magnetic gap (see FIG. 6) with a high relative magnetic permeability increases the magnetic flux of the electromagnet in the ferromagnetic toroid compared to the magnetic flux between the same portions of the poles of the electromagnet, but in the absence of a ferromagnetic toroid.
Кроме вращения оси 9 магнитной системы из ферромагнитных тороидов 3 и 4 с рычагами 7 и 8, связанными с осью 9, ферромагнитные тороиды 3 и 4 будут вращаться вокруг их осей на рычагах 7 и 8, снабженных подшипниками 5 и 6. Это вращение связано с тем, что магнитное потокосцепление ферромагнитных тороидов вблизи полюса N электромагнита существенно больше потокосцепления со стороны полюса S из-за неоднородности внешнего магнитного поля, поэтому при вращении магнитной системы вокруг оси 9 по часовой стрелке ферромагнитные тороиды также будут вращаться в рассматриваемой схеме за счет большего «магнитного трения» у полюса N. В связи с этим ферромагнитные тороиды вращаются также по часовой стрелке, что согласуется с выводами некоторых оригинальных работ англичанина Серла и его последователей в России [4-8], связанных с возможностью извлечения энергии из вакуумного поля с помощью магнитных систем.In addition to the rotation of the axis 9 of the magnetic system of
Существенно важно отметить, что электромагнит может быть заменен постоянным магнитом. Для этого электромагнит должен быть выполнен из магнитожесткого материала, например из феррита SmCo3, который намагничивают до насыщения постоянным током, после чего ток в обмотке такого электромагнита (постоянного магнита после намагничивания до насыщения) выключается. Вращение оси 9 указанной магнитной системы в поле коаксиально-цилиндрического постоянного магнита означает совершение некоторой механической работы по преодолению момента трения и возможной присоединенной нагрузки. Однако при этом, как известно, используемые в устройстве магниты не теряют своей намагниченности, то есть не уменьшают своей магнитной энергии. Последнее требует объяснения по вопросу о том, за счет каких физических механизмов может осуществляться приток энергии для выполнения требования соблюдения закона сохранения и превращения энергии. Теоретическая физика должна найти такое объяснение, например, за счет реализации «механизма Хиггса» [9-15] с использованием энергии голдстоуновских безмассовых частиц вакуумного поля при нарушении калибровочной симметрии физической системы в присутствии магнитного поля указанной конфигурации. Практическое обоснование такого преобразования является, в частности, предметом усилий ученых-физиков, связанных с запуском Большого адронного коллайдера в ЦЕРН, е, снабженного детекторами бозонов Хиггса. Рождение массовых частиц (кварк-глюонной плазмы и лептонов - составляющих материи) из безмассовых вакуумных частиц при спонтанном нарушении калибровочной симметрии физических систем отмечено в 2008 году Нобелевской премией по физике, присужденной трем японским ученым, двое из которых сотрудничают в Соединенных Штатах Америки, а третий - в Японии.It is essential to note that the electromagnet can be replaced by a permanent magnet. For this, the electromagnet must be made of magnetically rigid material, for example, SmCo 3 ferrite, which is magnetized before saturation with direct current, after which the current in the winding of such an electromagnet (permanent magnet after magnetization until saturation) is turned off. The rotation of the axis 9 of the specified magnetic system in the field of a coaxial-cylindrical permanent magnet means that some mechanical work has been done to overcome the frictional moment and possible associated load. However, at the same time, as you know, the magnets used in the device do not lose their magnetization, that is, they do not reduce their magnetic energy. The latter requires an explanation on the question of which physical mechanisms can supply energy to fulfill the requirement of observing the law of conservation and conversion of energy. Theoretical physics should find such an explanation, for example, by implementing the "Higgs mechanism" [9-15] using the energy of Goldstone massless particles of a vacuum field in violation of the gauge symmetry of the physical system in the presence of a magnetic field of the indicated configuration. The practical justification for such a transformation is, in particular, the subject of efforts of physicists associated with the launch of the Large Hadron Collider at CERN, e, equipped with Higgs boson detectors. The birth of mass particles (quark-gluon plasma and leptons - components of matter) from massless vacuum particles with spontaneous violation of the gauge symmetry of physical systems was noted in 2008 by the Nobel Prize in Physics awarded to three Japanese scientists, two of whom are collaborating in the United States of America, and the third - in Japan.
Реализация заявляемого способа на основе рассмотренного устройства важна именно потому, что при наличии вращательного движения оси 9 (фиг.2) при использовании коаксиально-цилиндрического постоянного магнита (или электромагнита, что то же самое), открываются перспективы создания бестопливных экологически чистых двигателей, а для теоретической физики создаются предпосылки обнаружения новых физических закономерностей.The implementation of the proposed method on the basis of the considered device is important precisely because in the presence of rotational movement of the axis 9 (Fig. 2) when using a coaxial-cylindrical permanent magnet (or an electromagnet, which is the same), prospects for creating fuel-free environmentally friendly engines open up, and for theoretical physics creates the prerequisites for the discovery of new physical laws.
ЛитератураLiterature
1. Drude Р. Zur Elektronentheorie der Metalle, "Ann. Phys.", 1900, Bd 1, S.566.1. Drude R. Zur Elektronentheorie der Metalle, "Ann. Phys.", 1900, Bd 1, S.566.
2. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела, пер. с англ., т.1, М., 1979.2. Ashcroft N., Mermin N. Solid State Physics, trans. from English, vol. 1, M., 1979.
3. Гроссе П. Свободные электроны в твердых телах, пер. с нем., М., 1982.3. Grosse P. Free electrons in solids, trans. with it., M., 1982.
4. Raum und Zeit, №39, 1989, pp.75-85; Sandberg, Von S.Gunnar, «Was ist dran am Searl-Effect».4. Raum und Zeit, No. 39, 1989, pp. 75-85; Sandberg, Von S. Gunnar, “Was ist dran am Searl-Effect”.
5. Raum und Zeit, №40, 1989, pp.67-75, Schneider, & Watt. «Dem Seari-Effect auf der Spur.».5. Raum und Zeit, No. 40, 1989, pp. 67-75, Schneider, & Watt. "Dem Seari-Effect auf der Spur.".
6. В.В.Рощин, С.М.Годин. Устройство для выработки механической энергии, патент РФ 2155435 от 27.10.1999 г.6.V.V. Roshchin, S.M. Godin. A device for generating mechanical energy, RF patent 2155435 from 10.27.1999
7. В.С.Леонов. Способ создания тяги в вакууме..., патент РФ 2185526 от 20.06.2002.7. V.S. Leonov. A method of creating traction in a vacuum ..., patent of the Russian Federation 2185526 from 06.20.2002.
8. В.С.Леонов. Теория упругой квантованной среды, ч.2, Новые источники энергии, Минск, 1997, с.93-104, рис.24.8. V.S. Leonov. Theory of an Elasticized Quantized Medium,
9. P.W.Higgs. Broken symmetries and the masses of gauge bosons, «Phys. Rev. Let.», 1964, v.12, p.132.9. P.W. Higgs. Broken symmetries and the masses of gauge bosons, Phys. Rev. Let. ”, 1964, v.12, p. 132.
10. F.Englert, R.Brout. Broken symmetry and the mass of gauge vector mesons, Phys. Rev. Lett., 1964, v.13, p.321.10. F. Englert, R. Brout. Broken symmetry and the mass of gauge vector mesons, Phys. Rev. Lett., 1964, v.13, p. 321.
11. G.S.Guralnic, C.R.Hagen, T.W.B.Kibble. Global conservation laws and massless particles, Phys. Rev. Lett., 1964, v.13, p.585.11. G.S. Guralnic, C.R. Hagen, T.W. B. Kibble. Global conservation laws and massless particles, Phys. Rev. Lett., 1964, v. 13, p. 585.
12. L3 Collaboration, Phys. Reports, 1993, v.236, p.1.12. L3 Collaboration, Phys. Reports, 1993, v.236, p. 1.
13. С.Коулмен. Тайная симметрия: введение в теорию спонтанного нарушения симметрии и калибровочных полей, в сб.: Квантовая теория калибровочных полей, пер. с англ., М., 1977.13. S. Coleman. Secret symmetry: introduction to the theory of spontaneous symmetry breaking and gauge fields, in collection: Quantum theory of gauge fields, trans. from English., M., 1977.
14. Бернстейн Дж. Спонтанное нарушение симметрии, калибровочные теории, механизм Хиггса и т.п., М., 1978.14. Bernstein, J. Spontaneous symmetry breaking, gauge theories, Higgs mechanism, etc., M., 1978.
15. А.А.Славнов, Л.Д.Фаддеев. Введение в квантовую теорию калибровочных полей, 2-е изд., М., 1988.15. A.A. Slavnov, L.D. Faddeev. Introduction to the quantum theory of gauge fields, 2nd ed., M., 1988.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125874/07A RU2435290C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of checking equivalence of interaction of current-carrying conductor and ferromagnetic torroid, magnetised on circle, lying in external magnetic field with said external magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125874/07A RU2435290C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of checking equivalence of interaction of current-carrying conductor and ferromagnetic torroid, magnetised on circle, lying in external magnetic field with said external magnetic field |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009125874A RU2009125874A (en) | 2011-01-20 |
| RU2435290C2 true RU2435290C2 (en) | 2011-11-27 |
Family
ID=45318371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009125874/07A RU2435290C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of checking equivalence of interaction of current-carrying conductor and ferromagnetic torroid, magnetised on circle, lying in external magnetic field with said external magnetic field |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2435290C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568659C1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-11-20 | Олег Фёдорович Меньших | Apparatus for investigating rotary movement of magnetic field during mutual displacement of magnetic poles |
| RU2587978C2 (en) * | 2014-04-29 | 2016-06-27 | Олег Фёдорович Меньших | Apparatus for investigating rotary movement of magnetic field |
| RU2684163C1 (en) * | 2018-06-21 | 2019-04-04 | Олег Фёдорович Меньших | Device for testing the effect of excitation of constant emf in a conductor placed in a transverse rotating magnetic field |
-
2009
- 2009-07-06 RU RU2009125874/07A patent/RU2435290C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛЕОНОВ B.C. Теория упругой квантовой среды, ч.2, Новые источники энергии. - Минск, 1997, с.93-104, рис.24. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568659C1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-11-20 | Олег Фёдорович Меньших | Apparatus for investigating rotary movement of magnetic field during mutual displacement of magnetic poles |
| RU2587978C2 (en) * | 2014-04-29 | 2016-06-27 | Олег Фёдорович Меньших | Apparatus for investigating rotary movement of magnetic field |
| RU2684163C1 (en) * | 2018-06-21 | 2019-04-04 | Олег Фёдорович Меньших | Device for testing the effect of excitation of constant emf in a conductor placed in a transverse rotating magnetic field |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009125874A (en) | 2011-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Diffusive spin dynamics in ferromagnetic thin films with a Rashba interaction | |
| Kim et al. | Prediction of giant spin motive force due to Rashba spin-orbit coupling | |
| Lin et al. | Driven skyrmions and dynamical transitions in chiral magnets | |
| Lin | Edge instability in a chiral stripe domain under an electric current and skyrmion generation | |
| US10371763B2 (en) | Systems and methods for low power magnetic field generation for atomic sensors using electro-permanent magnets | |
| Hurst et al. | Charged skyrmions on the surface of a topological insulator | |
| Hoser et al. | Boson fields in ordered magnets | |
| RU2435290C2 (en) | Method of checking equivalence of interaction of current-carrying conductor and ferromagnetic torroid, magnetised on circle, lying in external magnetic field with said external magnetic field | |
| Chen et al. | Spin superfluidity in coplanar multiferroics | |
| Lebedev et al. | Self-assembled Zeeman slower based on spherical permanent magnets | |
| JP2014078560A (en) | Insulation material and manufacturing method therefor | |
| JP2010154629A (en) | Method for obtaining persistent electrical energy from prime number of magnetic fields of stationary permanent magnet, and persistent action of force from prime number of magnetic fields of stationary permanent magnet | |
| Polesya et al. | Skyrmion magnetic structure of an ordered FePt monolayer deposited on Pt (111) | |
| JP2009290977A (en) | Method for converting magnetic field of stationary permanent magnet into magnetic field of magnetic flux vibration, and taking out mechanical energy and electric energy | |
| Müller et al. | Permanent magnet materials and applications | |
| Peng et al. | Cylindrical permanent-magnet structures using images in an iron shield | |
| RU2409819C1 (en) | Ferromagnetic interaction analyser | |
| Bhowal et al. | Magnetic Skyrmions in Condensed Matter Physics | |
| Kaphle et al. | Alternative approach for the calculation of magnetic field due to magnet for magnetic field visualization and evaluation | |
| Ribeiro et al. | Long range magnetic field measurement with magnetic sensors | |
| Coey | Industrial applications of permanent magnetism | |
| RU2554924C2 (en) | Dc motor with diagonal and round windings | |
| RU2509385C1 (en) | Method to create toroidal magnetic field | |
| RU2291546C1 (en) | Magnetically viscous pendulum | |
| Zhang et al. | Magnetic Forces |