Продовження, початок на сторинці Maxwell's equations
Вчений фізик Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням: E=−N (dΦ / *dt), де E — електрорушійна сила (ЕРС) у вольтах, яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнітному полі, у вольтах, N — кількість витків у котушці, Φ — магнітний потік у веберах. Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою I = E / R, де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.
Але в цьому випадку описан стан коли електричний ланцюг замкнут в коло з навантаженням R. ЕРС виникає в магнітному потоці, що змінюється, на кінцях обмотки генератора, навіть коли вони не замкнуті в ланцюг з навантаженням. Данну ЕРС в електротехніці називають ЕРС холостого ходу в Режимі Холостого Ходу.
ЕРС холостого ходу (ЕРС ХХ) - це напруга, яку можна виміряти на висновках джерела живлення при розімкнутому ланцюзі, тобто коли струм у ланцюзі дорівнює нулю. Ця напруга показує максимальну напругу (електрорушійну силу), яка може забезпечити джерело за відсутності навантаження.
Режи́м холосто́го хо́ду — робота електротехнічного пристрою у ненавантаженому стані тобто, коли вихідне навантаження дорівнює нулю. Це загальне визначення, в електротехніці і такий термін означає стан будь-якого пристрою, за якого відсутнє навантаження на виході (опір електричного навантаження є нескінченно великим, через відсутність приєднання навантаження до даного пристрою, відсутній крутний момент на вихідному валу електродвигуна тощо). Часто замість терміну «режим холостого ходу» використовується скорочення: режим ХХ чи ЕРС ХХ.
Струму в замкнутому ланцюгу ще немає, а різниця електричних потенціалів Е вже згенерована. Питання, що там рухається і куди?
Цій Закон Майкла Фарадея (Закон електромагнітної індукції) в рівнянях Максвелла виражено досіть чітко: ∇×E = - ∆B / ∆t, змінне магнітне поле (у виразі дії зміни магнітної індукції B) породжує електричне поле (у виразі електричної напруженності Е. Електрична напруженність дорівнює в статичному вигляді E = q / ε0r2). Але якщо ми розглянемо, де саме знаходиться цей заряд q на прикладі кондесатора, то побачимо, що джерелом електричної напруженості в кондесаторі є поляризований діелектричний елемент між металевими обкладанками, якій має власний показник діелектричної проникності ε. Повітря навколо провідника не має такого показника діелектричної проникності, та неможе порярізуватися до стану самостійного джерела. Таким чином є тількі одне пояснення що якісь процесс утворює Е на дроті під впливом змінноого магнітного поля, а точніще змінного вектора дії магнітної індукції що позначено як дія відповідної сили з зовні . Але дріт не може мати таку кількисть "вільних зарядів". Для електричної індукції металева основа це поверхневий ефект. Силові лінії ЕРС обертаються навколо дроту, а джерелом ціх лінії є змінний стан силових ліній магнітної індукції. Як це здійснюється та з рахунок якіх підстав невідомо. Крім того немає, жодного доказу що кількісна характеристика магнітної індукції В перетворюється на кількисту характкристику електричної напруженності Е.
В електротехниці застосовують дві формули розрахунку ЕРС виходячі з формули Фарадея Перша формула ЕРС при руху провідника в магнітному полі; Друга формула трансформаторної ЕРС при зміні магнитного потоку, якій оточує провідник. Утворення ЕРС в даному випадку виходить з явища зміни Анапольного моменту.
.
.Ці дві формули зовсім різни за принципом дії. Якщо при руху у магнитному полі більш меньш якось зрозуміло, але з явіщем трансформаторної формули в загальної освіті материалів немає. Її затосовують для розрахунку ЕРС ХХ у альтернаторах з замкнутимі магнітними колами. Таки генераторв встановлени на всіх електростанціях. Яскравим прикладом такого альтернатора є турбогенеатор.
Можливо зробити висновок, що явіще електромагнітної індукції котре видкрив Майкл Фарадей є явіщем утворення єлектричної напруженності за дією зміни магнітного потока (магнітної індукції) на провідник (навноло провідника) при відповідних умовах. Рівняння Максвелла, включаючи рівняння Максвелла-Фарадея, описують зв'язок між змінними магнітними та електричними полями.
Добре повертаємось до рівняння Максвелла на Закон Ампера у вигляді який ми знаємо : ∇×H= ∂E/∂t+J ще запис з врахуванням закона Біо-Савара: ∇×B= μ0(J+ ε0 ∂E/∂t). Далі фізика та формулі оперують що у ланцюзі магнітна індукція та сила струму різні явища, окремі але зв'язані одне з одним у взаємної дії. Одне породжує інще. Якщо ви знайоми з методикою розрахунку електричних ланцюгів зі струмом, дле джеоером є електричний генеатор то повинні знати що сила струму дорівнює напрузі падіння у ланцюзі.
Для появи сили струму у ланцюгу повинна зникнути певна міра ЕРС: ∆U=IR. Щоб розрахувати повний струм у коли з генератором та навантаженням в нас повинно вконатись рівняння для повного ланцюга та для ділянки : I = ε / (R + r) = U / R. Формула падіння напруги для повного ланцюгу має вигляд: ∆U=I (R + r). Розділивши формулу падіння напруги на зони джерела та навантаження отримаємо вираз: ∆U=I R + I r. Для ділянки ланцюгу струм буде мати тотожні значення I = U / R = ∆U / R, де - U рівень прикладеної напруги якій вимірюється на клемах навантаження, а ∆U це той рівень який вимірюється вже виой струму на рівні падіння. Якщо нам потрібно розрахувати повну ЕРС то ми отримаємо: Е = ∆U + U. Далі щоб виконати вірно запис I = ε / (R + r) = U / R. ми замінюємо ε на ∆U та отримуємо вираз I = ∆U / (R + r) = U / R або I = (Е - U) / (R + r) = U / R. Приклад розрахунку з прикладом з реальної практики за посиланням - ЕРС, СТРУМ, НАПРУГА, ОПІР .
В мене тільки одне пояснення що утворилось в ланцюгу - силові лінії електричної індукції Е перетворилися на сілові лінії магнітной індукції B. Але магнітне поле навколо провідника це ні те саме поле яке існує у ферроматериалах. Тому йому треба надати символ Bi. Дія яка виконується у ланцюгу зі струмом це електромагнітна індукція яка має вираз:
∇×Bi = -∂E/∂t
Особливістю записаної електромагнітної індукції є те, що виконується кількісна характеристика перетворення. Магнітна індукція, що утворюється навколо провідника, збуджує магнітну індукцію в осердях з фероматеріалу, якій потрібно надати інший символ щоб їх розділяти Bm. Ми переписали рівняння Максвелла на закон Ампера-Біо-Савара на явище електромагнітної індукції за фактом дії, відомого з 1820 року, але чомусь сміливості нікому не вистачає в цьому зізнатися. Стереотип частинки як основи електрики та магнетизму доменує з купою протиріч та неясностей.
Залишається відповисти на питання що таке за явище магнітне поле в постійних магнітах та магнітнопровідних материалах (феромагнетики) . Природу магнітної індукції навколо провідника ми з'ясували. з'ясували що ця індукція сама без джерела ії утворившей ні існує. В електротехниці як джерело магнітного поля застосовуют два типа джерела єлектромагніт та постійний магніт. Оба джерела є надєдними. В осерді електромагнита утворюється магнитна індукція в рази більшою напруженностю чім вкладается від дротів обмотки електромагниту:
§ 40. Намагнічування сталі. Магнітна проникність [ Wise Eye OverUnity: Magnetization of steel. Magnetic permeability ]
Для посилення магнітного поля та надання йому певної форми в різних електричних машинах та апаратах широко застосовують феромагнітні матеріали: залізо, кобальт, нікель та їх сплави – сталь та ін. Якщо феромагнітний матеріал помістити в котушку і пропустити її витками електричний струм, то під впливом магнітного поля, створеного струмом, матеріал намагнітиться. Це означає, що у матеріалі утворюється власне магнітне полі, отримане результаті складання магнітних полів (магнітних моментів) окремих атомів.
Приклад:
Напруженість магнітного поля H, що створюється в кільцевому осерді при протіканні по обмотці струму I, можна розрахувати за формулою:
H = N * I / l, де: N - кількість витків; I - сила струму у дроті, Ампер; l – довжина кільця по середній лінії, метри.
Припустимо, у нас 75 витків, з силою струму в дроті, що дорівнює 1 Амперу і довжиною середньої лінії кільцевого сердечника 100 мм (0,1 метр):
H = N * I / l = 75 * 1 / 0,1 = 750 А / м
Напруга джерела U = 5, потужність дорівнює W = UI = 5 * 1 = 5 Вт
Абсолютна магнітна проникність: повітря = 1,25663753*10−6 (0,000001257) гн/м, сердечника = 0,0008792 гн/м залишається лише розрахувати магнітну індукцію при напруженості магнітного поля обмотки рівної 750 А/м:
Без сердечника: B = μаH = 0,00000125663753 * 750 = 0,000942478 Тл,
З сердечником: B = μаH = 0,0008792 * 750 = 0,6594 Тл.
При одній і тій же потужності, що витрачається джерела 5 Вт, ми отримали збільшення результуючої магнітної індукції в 700 разів.
Що є джерелом магнітної індукції в матеріалі постійних магнітів не відомо. Залишкова намагниченність. це скоріще від невізначенності та з технології виробництва для замуску магнітної індукції в матеріалі постійного магніту треба дати єлектромагнітній імпульс якій утворює магнітний потік більший за той що запускається у матеріалі пстійного магниту. Також є технології коли велики постійни магнити запускають мали постійни магнити. Тобто більшн запитань чім відповідей. Тому я пропоную віконати запис джерела магнітного поля у виразах:
A. ∇×Bm = QE / (∂t→∞) Для постійного магніту, коли джерело невідоме де де QE - ефір, що є причиною генерації магнітної індукції в матеріалі постійного магніту, ∂t→∞ - відрізок часу цієї генерації, що прагне до нескінченності. (це холодна магнітна індукція, оскільки магнітна індукція феромагнетика сильно залежить від температури)
QE - Ефір [фізика] EN (світлоносний ефір, від др.-грец. αἰθήρ, верхній шар повітря; лат. aether) - гіпотетичне всепроникне середовище, коливання якого проявляють себе як електромагнітні хвилі (у тому числі як видиме світло)
B. ∇×Bm = μBi Для поля у феромагнітному середовищі з джерелом порушення даного поля електромагнітом; де Bi магнітна індукція навколо провідника "зі струмом" (це гаряча магнітна індукція, оскільки існування цього виду магнітної індукції не залежить від високих температур, у тому числі в стані плазми)
C. Запис рівняня Максвелла divB = 0 свідчить про відсутність магнітного поля як первинного джерела магнітної індукції, або умови такого джерела поки що невідомі.
Це такий погляд, така моя концепція на основні рівняння електродинамики.
Якщо є інтерес, можете ознайомитися детальніше в моїх публікаціях українською та англійською мовами:
