Становов А.Д.
ТАЙНА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. ЧАСТЬ I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВИЖУЩИХСЯ ЗАРЯДОВ C ПОЗИЦИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ *
Аннотация:
в работе рассматривается взаимодействие движущихся электрических зарядов с позиции магнитной индукции
Ключевые слова:
плоскость действия всех сил, вектор относительной скорости движения точечного заряда, вектор электростатической силы взаимодействия, вектор общей силы, вектор электродинамической силы взаимодействия, линия, соединяющая заряды
DOI 10.24412/2712-8849-2024-978-579-593
УДК 53
Становов А.Д.
инженер электронной техники
(г. Москва, Россия)
ТАЙНА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. ЧАСТЬ I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ДВИЖУЩИХСЯ ЗАРЯДОВ C ПОЗИЦИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
Аннотация: в работе рассматривается взаимодействие движущихся электрических зарядов с позиции магнитной индукции.
Ключевые слова: плоскость действия всех сил, вектор относительной скорости движения точечного заряда, вектор электростатической силы взаимодействия, вектор общей силы, вектор электродинамической силы взаимодействия, линия, соединяющая заряды.
В этой статье предлагается попытка объяснения электромагнитного взаимодействия движущихся зарядов. Данная концепция основывается на законе постоянства величины силы между зарядами в независимости от виртуальной системы отсчёта. Виртуальной системой отсчёта называю систему отсчёта не имеющую материальных объектов. Материальный объект, заряд, привязанный к виртуальной системе отсчёта оказывает влияние на силу взаимодействия зарядов посредствам электрического поля.
Необходимо выявить особенности пространственно-временного континуума. Материальный объект в пространстве, имеющий массу покоя, определяется характеристиками: пространственными - интервалом расстояния, временными - интервалом времени. Энергия материального объекта всегда стремится к минимуму.
Для оценки характеристик объекта необходимо, чтобы система отсчёта была привязана к выбранному объекту. Любой другой объект в пространстве должен оцениваться относительного выбранного объекта интервалом расстояния и интервалом времени, как бы далеко или близко он не находился. Одним из основных элементов в определении силового взаимодействия движущихся зарядов является вектор относительной скорости о движения зарядов. Вектор относительной скорости о движущегося материального объекта, имеющего массу покоя, относительно выбранного, может иметь любое направление и величину, но не может достигать скорости света. Величина скорости света абсолютна, не зависит от выбранной системы отсчёта, а также не зависит от кривизны пространства, времени, так как интервал времени и интервал пространства, определяющие скорость света, пропорциональны друг другу в любой системе отсчёта и в любой точке не материального пространства. Кривизна пространства и времени возможна только у материальных объектов. Электрическое поле может быть только у материальных объектов, имеющих электрический заряд и массу покоя. Электродинамическое (электромагнитное) поле может создавать только источник материального объекта. Электродинамическое (электромагнитное) поле всегда имеет начало излучения, но может не иметь конца. Величина вектора относительной скорости между двумя объектами, зарядами, не зависит от выбранной системы отсчёта, так же как не зависит расстояние между объектами, зарядами (имеются ввиду системы отсчёта связанные с этими объектами). Так же постоянной должна быть величина заряда в любой системе отсчёта. Постоянство величины заряда обусловлено наличием массы покоя. Величина вектора относительной скорости, расстояние между двумя зарядами и величина этих зарядов определяют силу взаимодействия между этими зарядами и соответственно не зависят от выбранной системы отсчёта. Характеристика силового взаимодействия зарядов, определённая в одной системе отсчёта неизменна в другой системе отсчёта. В виртуальных системах отсчёта могут изменяться значения параметров заряда, такие как вектора скорости движения зарядов, напряжённость электродинамического поля, но не должен изменяться вектор общей силы о взаимодействия между зарядами. Движущейся заряд в какой-либо системе отчёта относительно другого заряда, создаёт, электродинамическое поле, реально вызывает силу взаимодействия между зарядами постоянную для любой другой системы отсчёта. Силовое взаимодействие может быть только между зарядами движутся ли они относительно друг друга или нет. Заряды не движущиеся относительно друг друга или движущиеся на встречу друг другу или обратно, электродинамической силы взаимодействия не имеют, кроме электростатической, Кулоновской к. Вектор общей силы о взаимодействия между зарядами связывает заряды, всегда находится в одной плоскости с вектором относительной скорости о движения зарядов, вектором Кулоновской силы к и вектором электродинамической силы э. Эта плоскость называется плоскостью действия всех сил, в случае взаимодействия электрических токов в проводниках называется плоскостью действия токов.
Силы, связывающие заряды, имеют одно происхождение – это силовые линии электрического поля (рис.1), но действуют в разных условиях.
В ниже приведённых примерах не учитывается масса инерции.
Аппроксимация - это не закон природы, а метод приблизительной оценки свойств объекта. Этот метод не должен быть использован для определения числовых значений разных объектов с разными условиями. В частности, не правильно применять определение взаимодействие зарядов в вакууме с током в проводнике, так как условия процесса разные.
Силы электростатического (Кулоновского) и электродинамического взаимодействия одного происхождения, действуют всегда в объёме. Максимальный вектор силы электростатического взаимодействия всегда совпадает по направлению с линией, соединяющей заряды, имеющую минимальное расстояние между зарядами. На одноимённые заряды всегда действует отталкивающая сила, а на разноимённые – всегда притягивающая. Эта сила действует по направлению силовых линий электростатического поля, как для разноимённых, так и для одноимённых зарядов. Максимальный вектор силы электростатического взаимодействия всегда направлен вдоль линии, соединяющей заряды, является центральной силой. Графическое отображение силовых линий электростатического поля не отображает направление действия силы между одноимёнными зарядами, а отображает сумму векторов напряжённости электрического поля этих зарядов. Силовые линии электростатического поля связывают любые заряды силой посредствам электрического поля. Сила действия одного заряда равна силе противодействия другого заряда. Это закон природы.
Электростатические и электродинамические поля могут быть только между зарядами, имеющих массу покоя. Линии силового электростатического и электродинамического поля всегда связывают заряды. Линии силового электростатического и электродинамического поля, замыкающиеся на зарядах, являются силами ближнего взаимодействия, а силовые линии электрического поля, замыкающиеся на дальних зарядах, называются силами дальнего взаимодействия. На (рис.1) показаны заряды с силовыми линиями электрического поля ближнего и дальнего взаимодействия.
Максимальный вектор силы электродинамического взаимодействия определяет величину и направление действия силы вдоль силовых линий электрического поля, в зависимости от величины зарядов, расстояния между зарядами и вектора относительной скорости о. Вектор относительной скорости о с вектором линией, соединяющей заряды образуют плоскость взаимодействия всех сил, на которой определяется максимальный вектор силы электродинамического взаимодействия между зарядами. Подробное описание силы электродинамического взаимодействия между зарядами показано ниже. Вектор общей силы о является векторной суммой Кулоновской силы к и вектора электродинамической силы э. Вектора о, к, э, о всегда компланарны, лежат на плоскости взаимодействия всех сил и всегда привязаны к зарядам.
о = к + э
Формула модуля Кулоновской силы к взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме следующая: Fк = k |q1| |q2| / r2, где r – расстояние между зарядами по линии, соединяющей эти заряды,
k = 1 / 4 π ɛ0 ɛ - коэффициент пропорциональности. На (рис.2) показаны два точечных не подвижных однополярных заряда q1 и q2, расположенных на расстоянии (r). Чёрными стрелками указано действие электростатических сил к. Силы электростатического взаимодействия зарядов направлены вдоль линий силового электрического поля. Максимальный суммарный вектор электростатических сил направлен по линии, соединяющей точечные заряды. Поэтому электростатические силы взаимодействия зарядов называются центральными, а электродинамические – радиальными, действующие по внешним силовым линиям электрического поля (рис.3). Для однополярных зарядов электростатические и электродинамические силы всегда отталкивающие, для разно полярных – всегда притягивающие.
Силы общего взаимодействия о определяются формулой Лоренца л, определяющей взаимодействие заряда в магнитной поле. Формула модуля силы Лоренца для точечного заряда (q2), движущихся со скоростью 2 в магнитном поле следующая:
Fл = |q2| |2| (Sin β), где β – угол между вектором скорости 2 заряда q2 и вектором магнитной индукции , β = k |q1| |1| / r2 (Sin α), где α – угол между вектором скорости 1, и линией соединяющей заряды q1 и q2, k – коэффициент пропорциональности
k = µ0 µ / 4 π Силы общего взаимодействия зарядов являются векторной суммой электростатических и электродинамических сил. Сила Лоренца л является силой о общего взаимодействия.
Силу взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме неправильно определять формулой Лоренца. Сила электродинамического взаимодействия двух движущихся относительно друг друга точечных зарядов не соответствует силе взаимодействия движущегося точечного заряда в магнитном поле проводника, верно определяемая формулой силы Лоренца.
Условия взаимодействия проводника, по которому течёт ток, с движущимся точечным зарядом, иные, чем условия двух движущихся точечных зарядов. Далее эти условия подробно описаны ниже.
Магнитное поле – это сумма электростатического и электродинамического поля с электрическим потенциалом равным нулю в нашей не подвижной системе отсчёта. В движущейся системе отсчёта относительно заряда, электродинамический потенциал заряда принимает реальные значения, но это не электростатическое поле, а электродинамическое, действует по внешним радиальным дуговым силовым линиям. На это поле реагируют движущиеся заряды, которые в проводнике не имеют электрического потенциала в неподвижной системе отсчёта. В случае электродинамического взаимодействия зарядов сила э действует по внешним радиальным дуговым силовым линиям электрического поля и суммируется с центральной электростатической силой к. Подробное описание действия электродинамической силы описано ниже.
Рассмотрим действие силы между двумя точечными зарядами, движущимися в вакууме, в зависимости от выбранной системы отсчёта и направления движения зарядов.
Номер журнала Вестник науки №9 (78) том 3
Ссылка для цитирования:
Становов А.Д. ТАЙНА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. ЧАСТЬ I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВИЖУЩИХСЯ ЗАРЯДОВ C ПОЗИЦИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ // Вестник науки №9 (78) том 3. С. 579 - 593. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/17346 (дата обращения: 19.11.2025 г.)
Вестник науки © 2024. 16+