innehåll
denna sida · webbSÖK äMNESORD på
denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER · förteckning över alla webbsidor
Induktionen och Magnetismen kan [nära exakt] liknas
vid mekanikens hydrodynamik: En vattendroppe som efter träffen mot vattenytan
bildar expanderande ringar, magnetism, och fria droppserier via
kraftrekylen, induktion. Av ej närmare känd anledning [naturföraktet
frånsett] varken omskrivs eller används den analogin i den moderna
akademins lärosystem.
Base • Fysikens
7 Principer | DIVERGENSEN | Ljusbrytningen
| Ljusfrihetssatsen
| Ljusets Gravitella
Beroende | Elektriska Kraftlagen
| Elektriska
Laddningen | Elektriska Fältet |
Main • Kausalsambandet | MAGNETISMEN | Närverkan
och Fjärrverkan | Magnetiska
Kraftlagen | Expansionsintegralen | Magnetiska
Konstanten | Planvektorsumman | Fältformerna | H | B i Q | B-vektorn |
BILDKÄLLA: Författarens arkiv · Ovan: 21Apr2009VattenDropDiskBild3 · NikonD90 ·
Detalj
Magnetismens
specifika ekvationer · Rakledaren · Toroiden · Spolen · Ringen · Konen | Elektromekaniska
induktionen | Magnetisk och Elektrisk Polarisation | Järnkärnetransformatorn |
magnetismen
FORTSATT BESKRIVNING AV MAGNETISMEN FRÅN INLEDNINGEN
MAGNETISMEN
MED VIDARE FORTSÄTTNING FRÅN EN INTRODUKTION TILL INDUKTIONEN OCH MAGNETISMEN
— Se även Grundläggande elektriska storheter där elektrofysikens grundbegrepp beskrivs mera utförligt
SAMMA c förenklar
Både induktionen
och magnetismen är utvidgande fenomen som utbreder sig genom tomrummet inom det
gravitellt reglerade området för ljushastigheten — eller som det heter mera
renodlat enligt relaterad fysik: divergensen
(c).
I den enklaste behandlingen och studiet av
magnetismen och andra elektriska fenomen på nivån elementära samband, är
skillnaderna i divergens små
och kan bortses ifrån. Med denna bekvämlighet i användningen av en allmän och
universell divergens c för samtliga fall, elimineras alla komplexa och
komplicerade matematiska uttryck. I de flesta elementära fall måste vi också
frånse de praktiska fördröjningar mellan olika delar av rymden och därmed
(mycket) förenkla problemen i (den allmänna) beräkningen av magnetism och
induktion i tillämpningar som rör de mer näraliggande vardagliga tingen. Ett
undantag utgör Solfysikens magnetism där vi helt enkelt måste ta hänsyn till
olika skärmingseffekter som normalt sett inte finns i vår vardagsmiljö. Dessa
problem kommer dock inte att beröras här, men vi gör nog redan från början klokt
i att iaktta en viss respekt för deras existens; Allmänna matematiska uttryck
som beaktar dessa detaljer skulle generellt bli så komplicerade att kanske få
(om ens några) skulle vara i stånd att hantera dem. Emellertid är det just vad
som ändå sker på många håll i världen i dessa tider men då med datorernas
hjälp: alltså: animeringsteknik grundat på omfattande numeriska operationer med
stora parametermängder och som ingen dödlig kan hantera i någon som helst
matematisk mening. Ingenting av dessa delar kommer dock att beröras mera i den
följande presentationen.
*cont. MAGNETISM
En grundlig förklaring till uppkomsten av det magnetiska fältet och dess motsvarande divergens ges i
KAUSALSAMBANDET med INLEDNINGEN till induktionen och magnetismen.
Vi förutsätter här bekantskap med grundbegreppen från den inledningen.
Beskrivningen fortsätter i den här sektionen med magnetismen.
För största möjliga bekvämlighet ges länkar frekvent i den följande huvudtexten. Länkformen kopplar till aktuella avsnitt (klicka med höger musknapp på markerad text) generellt med himmelsblå text på havsgrön bakgrund som det här (här utan kopplad länk).
Vektorrepresentationen
för magnetiska fältstyrkan och hur elektriska laddningar i rörelse växelverkar
Den magnetiska fältvektorn
B
Fältringens expansion från centrallinjen
Av alla rymdpunkter i ett specifikt plan
rätvinkligt Q-rörelsen, ger den centrala P
den högsta magnituden i reduktionen
ç0. Från den punkten utgår den plana
magnetiska fältvågen eller fältringen perfekt cirkulärt — förutsatt
en idealt homogen rymd. Med vidare förutsättning i ett idealt sfäriskt Q-system,
fortsätter vågen sin cirkulära expansion: den högre resistans som utgör den
magnetiska fältvågen, och som börjar från Rmax vid ç0 , bryts ner som vågen expanderar. I
bevarandet av elektriska konstanten (Rc)
i vågen, närmar sig dess divergens
likaledes toppdivergensen c0 för
fri rymd.
sammanfattning, repetition
Magnetiska
fältringar utgår från varje punkt (P) i den gravitellt dominanta rymden som omger en
elektrisk laddning som färdas med hastigheten v relativt P. De utgår med största magnitud från
laddningens centrallinje (kortaste divergensdistansen, se illustrationen
ovan t.h.). Fältstyrkan (B) i P som täckas av den magnetiska fältringen i dess
expansion rätvinkligt rörelseriktningen v, beror på divergensen ç0 i utgångsögonblicket. Reduktionen från c till ç0 via v, formar tillsammans med
elektriska konstanten (Rc=1/e) en
motsvarande resistiv ökning med dess maximum (Rmax) vid ç0. Denna ökning utgör magnituden i födelsen av
den magnetiska fältstyrkan. Reduktionen är punktlokal och dess riktning är i
bildningsögonblicket, i den homogena och enhetliga g-rymden, fullständigt
cirkulär och rätvinkligt v. Efterhand, tillsammans med de potentiella
ändringarna i den omgivande rymden med tillhörande reduktioner via v då
Q-systemet sveper över den stationära g-referensen, ackumuleras ringens
fältstyrka över alla successiva rymdpunkter den översveper. Figuren nedan
antyder hur fältstyrkan finns samlad i en rymdpunkt (P) med alla möjliga bidrag
från alla möjliga punkter mellan P och centrallinjen i formen av en ideal ensam
fältring som skär P.
|
Notera att denna del i modern akademi och vetenskap är helt frånvarande, inte representerad, i beskrivningen av
magnetismen som fenomen. Expansionsintegralen innefattas inte i modern akademi, men den förklaras perfekt av relaterad
fysik. |
Jämför generellt från MODERN VETENSKAP OCH AKADEMI KONTRA
RELATERAD FYSIK TRE
PRECISA EXEMPEL FÖR EXAKT JÄMFÖRELSE |
När vågen når P,
innehåller den alla de samlade (differentiellt bidragande) reduktionerna
(från alla P utmed den radiella expansionen) som
används i fenomenet för att bygga upp den karaktäristiska ringstyrkan med
början från centrum. För att beräkna styrkan i P från en momentan
lägesändring ds i positionen för Q
utmed vägen s, måste alla dessa differentiella
bidrag integreras. I beräkningen av en total verkan i P
från ett ändligt s, måste sedan denna inre eller expansionsintegral
själv integreras över s (den aktuellt kurverade strömlinjens integral).
Från denna översikt kan vi enkelt förstå att flera förenklingar och
idealiseringar tvunget måste göras i den matematiska behandlingen av ämnet. Den
främsta idealiseringen är att förutsätta små Q-hastigheter
relativt den lokala divergensen
c
för att därmed förenkla den rent matematiska beskrivningen i magnetismens mest
elementära hantering. Det visar sig också att laddningshastigheterna i ordinära
tekniska strömledare är ypperligt små — och därmed en mer eller mindre ideal
matematik som bara gynnar den här understrukna idealiseringens allmänna metod.
Styrkan i den expanderande ringen ACKUMULERAS därför att ringbågen »samlar» all reduktionsverkan från den växande mängden rymdpunkter i takt med att de skilda och elektriskt c-återkopplande expanderande Q-skalen skär vågplanet. Figuren nedan (vänster) är ett försök att illustrera denna detalj: hur ackumuleringen fungerar i ett idealt sfäriskt laddningssystem (Q) i respekt till ett samlande vågplan sådant det beskrivs enligt den matematiska härledningen.
dBPx/dby = µ0(I/4px)sinb·dbx .............. expansionsintegralens
differentialekvation
i PREFIXxSIN
exkluderad
av modern vetenskap och akademi — MEN DIFFERENTIELEKVATIONENS LÖSNING FINNS
UPPTAGEN, se vidare i huvudtexten
Vi observerar att
skärningarna med det fasta P-planet innefattar fördröjningar mellan de olika c-expanderande
Q-skalen och alltså INTE sker omedelbart för olika expanderande Q-skal. Därmed
tillkommer (således) ytterligare reduktioner
allteftersom i P-planet och som läggs till och synkroniserar en totaleffekt i
formen av den aktuella ringexpansionen i P-planet. Erinra här endast den
magnetiska fältvågens differentiella aspekt: genom att c och v
inte är additiva i fysiken tvingas den magnetiska effekten helt bygga på en
resistiv fenomenform rätvinkligt v i elektriska konstantens bevarande. Se även mera utförligt i KAUSALSAMBANDET. Som fältringarnas tätare R från
reduktionerna ç0 strävar att
diffundera till den tunnare omgivande rymdens normala R, kan fältringen
expandera med en hastighet som allt mera närmar sig normalrymdens c0.
DET MAGNETISKA
KRAFTFÄLTET
Introduktion
I ERINRAN AV ATT reduktionerna utgör en differentiell elektrisk
fältstyrka (X) i
expansionens riktning
(¬ P ® ),
kommer alla
reduktioner på EXAKT r från P att framstå som helt ekvivalenta —
förutsatt ideal homogen rymd. Den kontinuerliga vägformen för
ekvivalenta fältstyrkan måste följaktligen följa cirkelbågens kurvatur i
den expanderande fältringen: samma fältstyrka på samma r från P; Kurvan med samma reduktioner bildar
kurvaturen för den effektiva fysiska och karaktäristiska magnetiska kraftens
fältlinje med en motsvarande vektor (B) som representerar fältstyrkan i kurvans tangent
(¯ P ),
analogt i
reduktionskurvaturens vägriktning.
Vektorn B »utgår»
således — kan man säga — från punkten (P)
rätvinkligt v där ekvivalenta reduktioner förenas till en sluten
vägform.
Magnetiska fältstyrkans
referensvektor (B) blir alltså riktad rätvinkligt expansionsriktningen: B blir
den fysiska fältstyrkans momentana arbetsriktning i ekvivalens med omgivande
reduktioner på samma r från P — precis som järnspånen lägger sig i
ringar kring en strömgenomfluten elektrisk ledare.
Jämför
resultatet av en fallande vattendroppe som träffar en lugn vattenyta; de
bildade ringarna vid träffen illustrerar tämligen exakt den magnetiska
fältverkan i det g-relaterade elektriska P-planet.
Den tangentiella
riktningen för B är, verkligen, OCKSÅ en rent matematisk transkription
som följer av de inneboende lagarna inom trigonometrin (spegel- och
symmetriformer). Denna detalj beskrivs, förklaras och härleds utförligt
illustrerat i
Magnetiska fältvektorns matematiska uppkomst. Nedan följer en något komprimerad beskrivning.
Att förstå B-VEKTORN
— Som magnituden
för B beror uteslutande på Q-rörelsen, det är på den (effektiva) strömmens styrka,
kommer adderande eller medströmmar
I = I1+ I2 att motsvara B = B1+ B2.
— Som också en
minskning i strömstyrkan I minskar B med samma magnitud som I – I2 = I1, vilket
motsvarar B – B2
= B1, »följer
magnetismens fysik exakt matematiken».
— Då ”– I”
betyder antingen en ström med motsatt Q-polaritet (+ –) relativt I, eller samma
typ men i motsatt riktning, följer ur denna enkla matematiska lag att idén
om reduktionen som vektor i fallen då olika
laddningspolariteter är aktuella måste tolkas omvänt (reverserat).
— Som alla
reduktioner i realiteten har samma riktning, alltså expanderande, inser vi att
enbart dessa nu beskrivna riktlinjer som grund för magnetismens förklaring
måste bli krångliga (men inte helt omöjliga);
En mera ambitiös beskrivning finns [frn.Okt2011] sammanställd i Riktningsbegreppens
upphov för magnetismen [magnetismens detaljer i relaterad fysik MED Maxwells
Analogier] och Riktningsprincipernas förklaring [riktningsgrunderna].
Tillägget har föranletts, främst, av angelägenheten att belysa den moderna
akademins teoretiska grunder i noga jämförelse genom den numera gratis
tillgängliga webbens PDF-dokument från pionjären James Clerk Maxwell och hans
ledande arbeten [främst 1855-1861] inom magnetismen.
— En bra hjälp för
att illustrera de olika aspekterna är att föreställa sig ett rör med ett eller
flera mindre inskjutna rör motsvarande olika strömriktningar via individuella
strömvägar. Genom att relatera riktningar, med eller mot, negativa eller
positiva laddningar, med parallella strömvägar motsvarande rörväggarna om
nödvändigt, kan alla möjliga relationer kontempleras som utgår från detta
system och enbart grundat på reduktionernas enkla expanderande princip.
— Denna krävande
metod för magnetismen förståelse har emellertid en mera elegant och långt
enklare syntes i formen av den redan välkända högerhandsregeln. Vi
studera denna nedan i HÖGERHANDSREGELN.
Överföringen av reduktioner till tangenter
Den enkla och
universella tekniken att transformera en reduktionsvektor (M, expanderande)
till en motsvarande B-vektor utgörs av den konvention som blivit känd under
benämningen högerhandsregeln:
Använd alltid Q+ som basreferens med höger hand: Sträck ut
tummen att peka i riktningen v eller i för Q+-rörelsen. Då sluter sig fingrarna kring iv-riktningen
i den magnetiska fältringens vektorriktning B analogt med fingrarnas riktning
och med reduktionsvektorerna (M) expanderande radiellt utåt från det inre av
handen från motsvarande Q-laddningens elektriska fältsystem:
tummen i
strömriktningen, fingrarna utpekar B-riktningen.
Denna enkla men
mycket effektiva referens används (ypperligt) frekvent av alla som sysslar med
viktiga magnetiska problem inom elektrofysiken.
För en negativ laddning Q–, upprepa bara hela proceduren men använd
vänster hand — eller se högerhandsregeln i en spegelbild. Vilket vill säga:
vänsterhanden motsvarar Q– med reduktionerna nedvikta medurs.
|
Högerhandsregeln Fokusera på tummen genom att föra
den till pannan, fäll sedan i tanken ner reduktionsvektorerna (M,
expanderande) i en moturs rörelse, vilket betyder att de kommer att peka i fingrarnas
riktning. Det är vektorriktningen för den magnetiska fältstyrkan B för en
positiv elektrisk laddning som lägesändrar i tummens riktning. |
reduktionerna finns inte beskrivna i den moderna
akademins lärosystem
Medriktade
B-vektorer adderar de individuella fältstyrkorna, motriktade B-vektorer
antingen tar ut varandra helt eller reducerar styrkan totalt. Vi observerar att
denna växelverkan mellan reduktioner i varje specifik rymdpunkt bara upptar en
differentiell del i den magnetiska kurvaturen. Det betyder att den
(differentiella) vektorsumman för alla olika B-bidrag i P INTE påverkar den
magnetiska fältvågen som sådan: den bara summerar sig själv tillsammans med
andra i P, går ur, och fortsätter sedan som om inget hänt — precis som
vattenvågor gör som växelverkar med summerande amplituder med bevarandet av
varje enskild vågs egen individuella amplitud oberoende av de andras. Denna
princip känner vi som den tidigare beskrivna superpositionsprincipen. Den är verksam
i varje del av fysiken där allmänna fält- och vågfenomen förekommer i
växelverkande interferens, och kan därför studeras utomordentligt i
vattenbaserade tillämpningar.
PRINCIPEN FÖR DEN CIRKULÄRPOLARISERADE
B-VEKTORN
Eftersom B-styrkan
— reduktioner med samma magnitud —
relateras till riktningen för den resulterande magnetiska fältlinjens kurvatur,
inte till riktningen för reduktionerna där vi finner olika B över varje
minsta ändliga intervall, blir magnetiska fältstyrkan B också oberoende av
reduktionernas orientering i B-normalens plan. Det betyder, tydligen och till
exempel, att B-fältet i centrum av en strömgenomfluten ring där alltså
reduktionerna möts i mittpunkten från alla möjliga inkommande håll INTE tar ut
varandra. I stället bidrar alla de olika reduktionsriktningarna till en
gemensam fältstyrka i ringens mitt.
Med andra ord:
B-vektorn med dess styrka i P är tydligen en universellt cirkulärpolariserad
vektorform. Den gäller överallt, runt om i ett och samma givna vågplan.
B-vektorn, med givet fältplan, får alltså förstås som fullständigt oberoende av
varifrån magnetiska fältet kommer: alla riktningar gäller.
Q-FÄLTETS INRE
JÄMVIKT
Att förstå den
magnetiska växelverkans natur
from the original 2001-10-22
in Chapter two of Related Physics
Introduktion
Betrakta en
laddning Q — med ett idealt sfäriskt laddningssystem — som färdas i fri rymd
med hastigheten v relativt rymdpunkterna i ett fast dominant
g-system. Om den omgivande rymden är
perfekt homogen med noll innehåll av dislokationer eller oregelbundenheter i
det ideala Galileiska kraftfältet [inom en och samma g-potential], uppdateras
Q-systemet internt av dess eget individuella divergenssystem
via c — med en perfekt balans och jämvikt mellan alla dess fältpunkter.
Punkten att beskriva i denna artikel är att om, och när, allra minsta
dislokation uppträder som har någon möjlig koppling till Q-systemets
divergensfält, kommer denna dislokation med tiden att rapporteras
till Q-centrum enligt Newtons
tredje lag:
varje
ändring i ett givet tillstånd söker alltid utan undantag att motverka sin egen
orsak
Som vi vet, finns
två sätt att genomföra sådana ändringar för Q-systemet. Det ena sättet är genom
elektromotorisk
induktion som skapar en direkt elektrisk kraftverkan i
strömriktningen. Det andra sättet är genom magnetisk växelverkan som skapar en
divergensberoende mekanisk spänningsverkan mellan olika laddningar i rörelse
rätvinkligt dessa. Bägge dessa sätt måste ”ta” den aktuella Q-kroppen för att
verkställa en ändring. I denna artikel ska vi studera endast delen med »den
mekaniska spänningen» eller som vi säger, magnetismens kraftverkan.
I förmodan att
Q-fältet inte avkänner någon störning och v är konstant, har rörelsen
hos Q ingen känd orsak för att uppvisa ett rörelsemotstånd. Dess eget
elektriska fält omsätter ingen energi för att fungera, och Q är dessutom helt
oberoende av mekanisk tröghet
— enligt
komponenterna Q=Ö (m/R)(A/dT): R finns inte i mekaniken,
enbart i elektrofysiken och mekanisk rörelse fungerar därför helt oberoende av
Q-massan m, vilket däremot inte är fallet i elektrisk acceleration. Se
utförligt från PLANCKEKVIVALENTERNA.
Den avgörande punkten i denna observation
är just bara det enkla: som magnituden för v självt inte påverkar
rörelsen, så länge ingen variation föreligger, finns heller ingen gräns för
kvantiteten v. Med grund i denna observation — ett klassiskt bänkmärke —
finns ingen känd fysikalisk faktor som kan motverka rörelsens aspekt:
v kan ha varje möjlig magnitud.
Se även GPS-exemplet och Beviset
för multipla c där kopplingen till
konventionella uppfattningar klargörs mera ingående exakt.
Men: Vad händer då v går över c? Ingenting. Q förlorar ingenting, och erhåller ingenting, eftersom dess identitet ligger i dess egen centralmassa, inte i dess masslösa fält. Q bevarar alla sina egenskaper oberoende av hastighet. För det yttre fältet betyder detta uppenbarligen bara att fältkopplingen upphör; den dör ut precis som i fallet med ljudet som fysikalisk fenomengrund (Jämför frekvensfunktionen i GPS-exemplet): Laddningen blir helt immun mot varje omgivande elektrisk eller magnetisk fältbild eftersom dess divergenshorisont har reducerats till dess egen massyta. Q kan med andra ord inte svara med någon verksam kraft alls, hur starkt det omgivande fältet än är eftersom den återkopplande verkan är bruten med v högre än c. Med åter andra ord: Q blir »osynlig». Enda möjliga växelverkan med andra kroppar är genom direkt massiv kontakt. Den praktiska hanteringen av magnetiska fältet och dess balanserande och växelverkande aspekter är därmed aktuell endast försåvitt v<c.
VÄXELVERKANDE
LADDNINGAR I RÖRELSE
Nu när vi — i
ovanstående beskrivnings ljus — bör känna till grunderna i hur styrkan i
magnetiska fältet arbetar, kan vi genomföra diskussioner för att försöka förstå
hur beteendet i varje växelverkan mellan laddningar i rörelse kan förutsägas.
Låt oss återvända till Q-rörelsen och
studera dess bildning av B-ringar nära (den idealt sfäriska) Q-kroppen.
Med en ideal Q-sfär, kommer den starkaste B-ringen att bildas av Q-rörelsen rakt framåt från Q-ytans frontpunkt; Vi minns att potentialimpulsen är starkast där genom kortaste avståndet (r) med snabbaste ljusvägen (c) via divergenskraften F=k(Q/r)2. I planet som skär den idealt sfäriska Q-kroppen på mitten rätvinkligt v, se även illustrationen nedan, finns ingen magnetisk effekt; Alla Q-potentialer med radiell c-expansion i Q-systemet i detta plan är helt rätvinkliga v, och saknar därmed komponenter i v-riktningen — och kan därför heller inte påverkas av v: ingen magnetisk effekt bildas i just det planet. Omedelbart framför och bakom detta nolleffektsplan däremot kan B-verkan bildas från noll och uppåt mot framsidan-baksidan.
|
Genom att Q-systemet återkopplar
snabbast till Q-centrum genom kortaste ljusvägen, det är via illustrationens
markerade storcirkel eller centrala tvärsnittet, ideal sfärisk geometri,
»använder» Q sina självbildade frontvågor (B-ringarna som passerar över
Q-ytan med hastigheten v) för att SOM MEST reagera eller KOPPLA YTTRE
KRAFTVERKAN genom just det centrala tvärsnittets maximala radiella divergens på yttre B-fält: Q använder en
optimal centralkraftsverkan. B-ringarna över-under centralplanet bidrar för
sina delar genom de divergensprojicerade komponenterna. |
Eftersom B-ringarna
tillhör det stationära g-fältet som omger Q, måste också varje ring som bildas
med början i en punkt omedelbart framför Q svepa över Q med v då Q
avancerar genom g-fältets dominans. Finns inget yttre B-fält närvarande,
bibehålls den magnetisk-mekaniska spänningsjämvikten i B-ringarna då de sveper
över Q-ytan och ingen kraft finns som ”tar i Q” och ändrar dess riktning.
ömsesidig magnetisk växelverkan
Om de Q-svepande
B-ringarna däremot växelverkar med ett yttre B-fält, vet vi redan från högerhandsregeln att två diametralt motsatta effekter bildas
kring Q; På ena sidan tar fältstyrkorna ut varandra, på den andra sidan
summeras de. Därmed är den motsvarande mekaniska spänningsjämvikten bruten, och
Q kommer att lägesändra förutsatt v<c.
Om vi tittar i
riktningen (v) för ett svepande Q-plan och sett från Q-sfärens yta,
betyder det att divergenskomponenten
från Q, projicerad i svepplanet, också tar del i de bägge motriktade
effekterna: på ena sidan ser vi en tunnare rymd med högre divergens, på andra
sidan en tätare rymd med lägre divergens (Se KAUSALSAMBANDET om ej redan bekant). Då
»väljer» Q naturligtvis den snabbaste ljusvägen: Q kommer att »dra» mot den
tunnare rymden och »skjuta ifrån» mot den tätare rymden. Q kommer alltså att
bete sig som attraherad av en kraft på den tunnare sidan, dvs., där de bägge
skärande B-fälten är maximalt motriktade — med en motsvarande repellerande
kraft på motsatta sidan. Eftersom divergenskomponenten från Q som nyligen
noterades är starkast i samma plan som det där ingen B-verkan alls är möjlig
(figuren ovan), kommer också den största drag-tryckkraften att uppstå just
genom detta plan. Härigenom utbildas helt naturligt en maximalt effektiviserad
kraft på Q-centrum från ett yttre B-fält.
En idealt vilande elektrisk laddning Q i ett givet dominant
g-fält lämnas ostörd och orubbad av ett existerande B-fält, vare sig styrkan
hos detta är konstant eller varierande;
Är Q vilande, vilket betyder att laddningen inte genererar B-vågor i respekt till en
stationär referens, har laddningen heller inget verktyg för att notera närvaron
av ett B-fält, hur starkt eller intensivt det än är:
Genom att B-vågorna arbetar genom differentiella plan, påverkar de heller
inte den normala rymdresistiviteten (R) som är typiskt närvarande i statiska Q-fält. Således lämnas en
vilande elektrisk laddning Q orubbad av vilka som helst existerande yttre B-fält.
NOTERA DOCK att i den praktiska fysiken hittar vi omöjligen någon ideal motsvarighet till ovannämnda rent ideala teori, eftersom alla fysikens ämnen befinner sig i oupphörlig rörelse och ingen fast eller vilande punkt alls är möjlig att finna där. Den teoretiska utgångspunkten bör emellertid stå klar enligt föregående beskrivning.
Först från dessa grundläggande inspektioner,
kan vi (därför) mera enkelt förstå hur en elektrisk laddning måste reagera på
B-fält.
*cont.
I fortsättning
från Magnetiska Q-fönstret
BQ-FÖNSTRET
Betrakta ytan eller den nära omgivningen hos ett åkande Q med hastigheten v. B-fältet som bildas nära Q-kroppen och inom utrymmet för dess ideala sfäriska diameter, skapar en omgivande rymd av v-normala R-förtätade plan som utvidgas rätvinkligt v och i respekt till den stationära gravitella referens inom vilken Q befinner sig i rörelse. Med hänsyn till dessa differentiella planvågor med deras partiella eller »planpolariserade» högre R-värden och lägre divergens — således inte i v-riktningen — bildas en magnetisk-mekanisk spänning kring Q. Planens utvidgning och deras bildning inom Q-kroppens fysiska tjocklek — som en rund boll eller kula monterad helt inuti ett ordinärt omgivande plant glas — manifesterar ett karaktäristiskt magnetiskt Q-reaktivt fönster. När et annat B-fält (bildat genom ett parallellt v-stråk av Q-laddningar) äntrar det givna v-bildade BQ-fönstret, bryts den balanserade magnetisk-mekaniska spänningen till två fundamental motsatt riktade delar på var sida om Q. På ena sidan avtar den magnetisk-mekaniska spänningen, på andra sidan ökar den. Bägge effekterna genereras av de interfererande B-fälten. Därmed tvingas Q avvika.
v
¬ Magnetiska Q-fönstret ®
Genom det uppdagade
maskineriet är det uppenbart att B-vågorna över och under BQ-fönstret ignoreras
helt av Q. Dessa delar har ingen relaterbar inverkan på varken Q eller dess
statiska elektriska fält. De är helt enkelt osynliga för föräldern till
Q-systemet — men kan fortfarande växelverka med B-fält från andra Q; Endast
när, och om, B-vågor utifrån inträder magnetiska Q-fönstret — och om
utvidgningen av planen från Q:s egen horisont tillåter en koppling genom
divergensen — kan Q-kroppen påverkas.
Den springande ämnespunkten visar att Q inte rörelsemässigt kan påverkas av B-fält på annat sätt än via
1. rätvinkligt dess egen rörelseriktning,
2. bara inom dess eget BQ-fönster.
Den första punkten beror på, så klart vi nu kan se det (och med stöd av punkt 2), att de magnetisk-mekaniska spänningarna (eng. enklare med ordet tension) som bildas kring Q från (som vi här kan kalla den) den tätare planpolariserade rymden helt enkelt är reguljära planspänningar och exakta normaler till Q-rörelsen: Q-ytan kan bara nås i den utvidgande riktningen från dessa.
Det magnetiska Q-fönstret
Slutsats: Q självt
kan skapa B-vågor på alla möjliga avstånd från Q-centrum. Men Q kan inte
påverkas av B-fält utanför dess eget (receptiva) magnetiska fönster.
Området för detta fönster måste (naturligtvis) vara
en variabel med respekt till v-magnituden eftersom Q inte kan svara över
distans omedelbart utan först genom tid via det ändliga c. Slutsats:
magnetiska fönstrets omkrets avtar tvunget med växande v.
*cont.
Vi kan enkelt
förstå att om Q-rörelsen v är mycket liten relativt c, får också
den verkande magnetiska kraften mellan laddningarna en maximalt stark inverkan:
magnetisk-mekaniska spänningarnas dislokationer via B-vågornas superpositioner
rapporterar nästan omedelbart till den centrala laddningen. Men om v är
stort relativt c, kan inte den koppling bli lika enkel och uppenbar.
För det första: när v blir lika med
eller mycket nära c, kan magnetiska fönstrets radie knappast vara mycket
mera än laddningsradien själv (r=cT; T=r/c; kroppsradien passeras precis på
bildningstiden T för c).
För det andra: i det ideala fallet (se Kausalsambandet
med ç0=c–v=0) kommer front-B-ringen aldrig att kunna utvecklas; Framsidan: den ideala
Q-ytan ”pressar sig igenom” den motsvarande expansion som den naturligt
utbildade B-ringen skulle haft om v vore mindre än c;
Baksidan: B-ringen kan inte utbildas där heller eftersom fältåterkopplingen
till det framrusande Q-via c är bruten via v=c. I vilket fall kan ingen B-ring bildas.
Flera faktorer
medverkar alltså (teoretiskt) till att försvaga den magnetiska växelverkan då v
närmar sig den fria rymdens toppdivergens (c0). Med ännu högre v måste som nyligen
vidrördes den teoretiska kopplingen försvinna helt. Bara genom denna
observation kan vi förvänta oss att den kraftkopplande verkan genom magnetiska
fältet som en funktionsgraf (antydd till höger ovan) kommer att nå en nollpunkt
då v=c.
Slutsatsen generellt genom dessa observationer, och såvitt relevanta, gör gällande att max magnetisk kraftverkan uppnås med minimum Q-hastighet; Genom att använda stora Q-mängder med lågt gemensamt v istället för få Q med stort v, kommer den mest effektiva magnetiska responsen att uppnås. Den viktiga detaljen att lägga märke till som en generell slutsats från dessa observationer i behandlingen av praktisk elektrodynamik, måste bli att
magnetisk
fältstyrka och elektrisk ström är INTE proportionella genom någon fysikalisk
princip, utan av omständigheter där Q-rörelserna är försvinnande små vid sidan
av den lokala ljushastigheten c.
Utom dessa klargöranden (eller reservationer)
kommer vi helt säkert att anlända till verkligt förvirrande slutsatser och rena
gåtor i tron att det skulle finnas någon slag fysikalisk princip som säger att
laddningar i rörelse attraherar eller repellerar proportionellt mot deras
hastighet. De gör uppenbarligen det, verkligen, och det också med närmast enorm
precision vilket alla som sysslat något med praktisk elektronik vet helt säkert
— men bara där v är försvinnande litet relativt c.
Laddningshastigheten
i praktiska elektriska ledare
av givet material, eller den s.k. drifthastigheten (v) beräknas normalt
i ledare med cirkulärt tvärsnitt enligt sambandet (I=Avne)
v = I/(Ane) ............................ CS–1M–2M3C–1 = M/S
I är strömstyrkan, A
ledarens tvärsnittsyta (pr2), n elektronmobiliteten (se nedan), e elektriska
elementarkvantat 1,602 t19 C, och v den resulterande medelmässiga
laddningshastigheten genom ledaren.
För Koppar är elektronmobiliteten n=8,4354 T28 ne/M3, samma som antalet
ledningselektroner per kubikmeter.
För en ström på 1
Ampere i en kopparledare med radien 0,56 mM (1 mM2) blir drifthastigheten 0,074 millimeter per
sekund.
[ref.
GYMNASIETS FYSIK åk2 Liber 1978/80 s50].
SUMMERING 2001X21
· magnetiska vågor är elektriskt resistivt förtätade plana rymdvågor i den stationära g-referensen som uppkommer ur varje försök att ändra den referensens lokala divergens [se från KAUSALSAMBANDET].
· magnetiska vågor är transparenta för elektriska fält och växelverkar inte med dessa.
· magnetiska vågor växelverkar endast med varandra.
· magnetiska vågor påverkar elektriska laddningar bara om dessa själva genererar magnetiska vågor, och då endast inom det magnetiska fönstret för laddningens egen massiva materieyta.
· B-fält från ett åkande Q bildas inte som ändringar i Q-systemet självt, utan som ansvar från den omgivande stationära g-rymden i det att Q-system i rörelse relativt det fasta g-systemet försöker överföra Q-systemets egendivergens (c) med rörelsen (v) på rymdpunkterna (P), vilket inte går (se Ljusfrihetssatsen). Stationen svarar på närmandet genom att bilda en partiellt tätare rymdresistans rätvinkligt inkräktaren (v) i bevarandet av den elektriska konstanten [se från KAUSALSAMBANDET].
· med uppkomsten av B-vågorna varken förväntar eller besvarar det allmänna Q-systemets elektriska fält närvaro av B-fält: Q-systemets allmänna elektriska fält varken igenkänner eller visar intresse att växelverka med magnetiska fält. Koppling saknas.
· proportionalitet mellan elektrisk ström (I) och magnetisk fältstyrka (B) kan inte relateras som en exakt fysisk egenskap, utan är helt säkert ett praktiskt faktum med hög kvantitativ precision på grund av stora laddningsmängder (Q) med mycket låga laddningshastigheter (v) relativt den lokala toppdivergensen (c0).
Det följande
summerande resonemanget beskriver verkningssättet i den magnetiska kraftverkan —
resonemanget är giltigt endast i
observation av de ovan givna punkterna.
Betrakta situationen som antyds i följande
illustration.
Två lika laddningar
Q+ färdas parallellt vertikalt uppåt. Genom högerhandsregeln finner vi att
B-styrkorna mellan laddningarna är motsatta, och samriktade på motstående
utsida. Därmed elimineras fältstyrkan
mellan laddningarna helt om bägge B-vektorerna är lika stora. I den summerande
superponerade positionspunkten, måste divergensen
också bli den normala rymdens toppvärde (c0) och rymdresistansen likaledes det normala R
vilket betyder att magnetiska fältstyrkan är noll. På motsatta sidan gäller
motsvarande maximum med ett summerande största R-värde och motsvarande lägsta
divergensvärde.
Således kommer Q i dess fältdivergens, i riktningen för B-planet endast, att erfara en tätare, långsammare rymd på utsidan och en tunnare och snabbare på insidan. Reaktion från Q blir naturligt att försöka etablera sitt Q-centrum mot den tunnare och snabbare delen och skjuta sig bort ifrån den tätare och segare delen. Därmed attraheras Q-kropparna mot den tunnaste delen och repellerar från den tätare delen. Den enastående centrala aspekten, om förstådd korrekt, är att den starkasta magnituden med vilken denna effekt visar sig, är i den centrala Q-sektionen — planet som skär (det idealt sfäriska Q-systemet exakt mitt i) men där ingen magnetisk våg kan bildas. Se även föregående figurillustration med beskrivning.
Totaleffekten
med lika laddningar som har samma polaritet (++ eller – –) är att bägge
laddningarna attraheras mot deras mittpunkt (homogen g-rymd förutsatt). Om laddningarna har motsatta polariteter
kommer de att repelleras bort från mittpunkten.
Vilket vill säga: Den magnetiska kraften
agerar inte, verkligen, i respekt till ändringarna såsom tillhörande
Q-kropparna utan i respekt till g-rymden med dess fixa referenspunkter såsom
preferensen för det omgivande dominanta gravitationsfältet.
lika
medströmmar i parallella elektriska ledare (via Q+ i bägge fallen) strävar att
dra ledarna närmare tillsammans medan motsatta strömmar strävar att föra
ledarna längre bort från varandra
*cont.
ATT BYGGA STARKA
MAGNETISKA FÄLT
Kort allmän översikt
Men insikt i »den
hemliga magnetismens lära» enligt ovanstående beskrivningar, kan vi bygga
starka och högeligen homogena magnetiska fält med elektriska strömmar genom att
använda ytisolerad tråd (vanlig obehandlad koppartråd går inte). Denna typ saluförs i elektronik- och
järnvaruhandeln i många olika dimensioner sedan 1800-talet. Illustrationerna
nedan antyder den allmänna byggnadsformen.
Genom att placera
flera strömförande ledare tätt tillsammans kommer de att samarbeta i bildningen
av ett gemensamt B-fält om alla strömmar har samma Q-polaritet och färdas i
samma riktning. Denna princip byggs enastående praktiskt med hjälp av en enda
lång ledare (isolerad koppartråd) som viras med tätt liggande varv i formen av
en (cylindrisk) s.k. elektrisk spole (eng. coil). B-fälten utanför och inuti spolen får
inbördes samma riktning. Medan det förra blir av den svagare magnituden, blir
B-fältet inuti spolen däremot speciellt starkt. Är dessutom spolen lindad på en
cylinder av järn kan mycket höga B-fält uppnås vid cylinderns ändar eller de
s.k. magnetpolerna.
*cont.
Elektrodynamikens
Grundläggande Matematik
ELEKTRODYNAMIKENS
MATEMATISKA FYSIK
Introduktion
I den här sektionen
ska vi studera en uppsättning matematiska uttryck av exceptionellt både enkel
och avgörande natur — med en högst grundläggande betydelse för elektrodynamiken
(den elektriska fysiken speciellt med hänsyn till de elektriska krafternas
inverkan) på nivån Jordbaserad teknologi.
De är alla relaterade till och beroende av den statiska elementära elektriska kraftlagen F=k(Q/r)2.
Near and Far Applications
Både induktionen och magnetismen uppvisar en närverkande [Q till insidan] och fjärrverkande [Q till utsidan] funktion. För att skilja dessa komplex åt i beskrivningen är induktionen i den här presentationen indelad i en primär och en sekundär del, medan magnetismen har behållit terminologin med närverkan och fjärrverkan (eng. near and far application).
Därutöver måste både induktionen och magnetismen högeligen idealiseras (som redan framskymtat i föregående beskrivning) med hänsyn till ljushastighetens fördröjande inverkan mellan olika rymdavsnitt för att få fram en (någotsånär) enhetlig och överskådlig matematisk fysik på elementär bas.
Det betyder att dessa matematiska uttryck med viss nödvändighet MÅSTE få prägeln av att vara
Vilket vill säga (till exempel): Experiment i den elektriska låghastighetsfysiken som använder ”elementära ekvationer” KAN bli högeligen äventyrliga — om de betraktas som självständiga baser för att verifiera allmänna teorier inom fysiken — därför att förhållandet mellan ström och magnetism bara gäller via kvantitet (in till en viss decimal precision) genom en lägsta möjliga B-genererande mekanisk hastighet (v). Se även föregående i vc-begränsningen.
Ett annat exempel är den tidigare relaterade termen (mikro-noll) ”µ0” — den är redan garanterat etablerad med en redan väl dokumenterad språkförbistring som få (om ens några) förmår reda ut i ljuset av konventionella begrepp.
Där så är möjligt i denna presentation, kommer mera exakta lösningar att diskuteras.
2001-10-17
NOMENKLATUR speciellt i förklaringen till magnetisk fältstyrka, se
Se
även NOMENKLATUREN FÖR B
MAGNETISMEN
Det följande
arrangemanget syntetiserar fenomenet magnetism att studeras i denna
sektion.
Magnetiskt fält
— bildning
1. ett åkande Q som
bildar ett stationärt B [Generering av Magnetiska fäl]
NÄRVERKAN
Magnetisk fältstyrka från ytan av elektriska ledare
B på ledarytan
B inuti solid
ledare
B inuti ihålig
ledare
FJÄRRVERKAN
Magnetisk fältstyrka utanför elektriska ledare
Den magnetiska
vågexpansionsintegralen
Den magnetiska
linjeintegralen
Magnetiskt fält
— växelverkan
2. ett stationärt B
som påverkar ett åkande Q [Elektro-mekanisk induktion]
DE FYRA
GRUNDLÄGGANDE »dockskåps»
LAGARNA I Elektro-MEKANISKA INDUKTIONEN
F = BQv ........................... kraft på fritt rörlig laddning Q som badar i B (magnetiska
kraftlagen)
F = BsI ............................. kraft på ledare som håller
strömmen I badande i B
U = Bvs ............................ inducerad spänning i fritt rörlig
ledare som badar i B
U = dF/dT
........................ allmänna
elektro-mekaniska induktionslagen
*cont.
Genom relaterad beskrivning används i denna presentation följande terminologi tillsammans med dess fysikaliska storheter
H fältkraft, A/M, också samma
som engelskans magnetiserande kraften (magnetizing force),
H=I/l
B fältstyrka, VS/M2 = Wb/M2 = KG/AS2, även flödestäthet (eng. flux density)
Se även särskild beskrivning i NOMENKLATUREN
FÖR B
I modern vetenskap och akademi är det tydligt att vissa missförstånd och missuppfattningar har etablerats under historien med dessa begrepps uppkomst med början från 1800-talet. En grundlig beskrivning ges via länken ovan med tabeller och exempel som belyser nuvarande begrepp från olika källor — och olika epoker.
Generellt i den här presentationen används det internationella MKSA-systemet (MeterKiloSekundAmpere)
konsekvent med versaler för fysiska storheter och tusenprefixen större än 1
(Kilo-Mega-Giga-Tera-…), samt små bokstäver för tusenprefixen mindre än 1
(deci-centi-milli-µ(mikro)-nano-pico-femto-…).
Dessutom används här en förenklad exponentiell notation för tiopotenser enligt
T för 10^+ och t för 10^–
exemplifierat som 1,496 T11 M för a 1AU (en astronomisk enhet) och u=1,66033 t27 KG för atomära massenheten.
Matematiska koefficienter skrivs i den här presentationen med prioritet för bästa läsbarhet (utprovat genom många försök och även tester i olika webbmiljöer med olika webbläsare), inte med prioritet för traditionell klass, enligt exempel
aT4 att jämföra med aT4.
Vilket vill säga; Versaler skrivs (här mestadels) med rak, inte kursiverad, typografi.
Andra typografiska förenklingar i den här presentationen är sådana som medger avancerade matematiska uttryck i rakt skrivsätt. Dessa är av typen integraler och summor med index enligt exemplet
m=1®n ò
som betyder ”från m=1 TILL n”, och som kan skrivas direkt på samma rader som vanlig text.
Syftet med den typen av förenkling är (naturligtvis) att kunna göra matematisk beskrivning TYDLIG OCH LÄTTLÄST tillsammans med vanlig text utan vidlyftiga konstigheter — med den normala verktygslåda för text som medföljer vanliga ordbehandlingsprogram som har (typiskt) teckensnitten Times New Roman och Symbol.
GRUNDBEGREPPENS INNEBÖRD I MATEMATISK FYSIK — elektrisk
och magnetisk fältstyrka
magnetisk fältstyrka B och elektrisk
fältpotential U är olika aspekter av samma elektriska fält
Ser vi enbart till
den elektriska
kraftlagen F=R0c0Q2/4pr2
i ett statiskt Q-fält sett från dess totala fältstyrka F/Q=R0c0Q/4pr2 dividerad med divergensen
så att vi får F/Qc0=R0Q/4pr2,
har vi endast en kvarvarande rå statisk styrka som pekar i riktningen r.
Vi kallar den statiska råformen, F/Qc0, för den
magnetiska fältstyrkan eller den statiska Q-skalmagnetiska fältstyrkan med beteckningen B (det totala B-skalet).
F/Q = X = kQ/A =
U/r ..................... elektrisk fältstyrka, A area
X/c = B
= RQ/A = (U/r)/c
................ magnetisk
fältstyrka, A area
Som vi kan se av
den motsvarande differentialformen, pekar den totala B-styrkan
F/Qc0=
B =R0dQ/4pdr2 på varje punkt i änden på r hela det
idealt sfäriska Q-skalet igenom. Det talar specifikt om för oss att B-formen är
ett alternativt sätt att se det statiska e-fältet: magnetisk fältstyrka
och elektrisk fältpotential (över c) är bara olika aspekter på samma
principiella elektriska fält.
Två olika sätt
För att relatera en
dynamisk referens till ett det statiska B-fältet i riktning r,
måste vi introducera laddningen Q för en rörelse. Det finns två sätt att
relatera effekten av en sådan Q-rörelse:
1. ett åkande Q som genererar ett stationärt B [Generering av Magnetiska fält],
2. ett stationärt B som påverkar ett åkande Q [Elektro-mekanisk
induktion]. Vi börjar med det första sättet.
*cont
Mobilt Q som genererar ett stationärt B
I relaterandet av B
till en rymdpunkt i riktning r för Q-rörelsen från grundformen
F/Qc0=
B = R0Q/4pr2
...................... V/(M·M/S) = VS/M2
måste vi
specificera en allmän och medelmässig divergens
(c) för B-effekten att utbreda sig på.
Tidigare i Kausalsambandet studerade vi
grunderna till hur B-effekten som B-våg bildas; divergensen c i det
fallet tvingas reduceras partiellt i B-vågens utbredningsriktning genom en
motsvarande partiellt högre rymdresistans (R) så att bevarandet av elektriska
konstanten i elektriska kraftlagen garanteras. B-vågens styrka kommer alltså
att bero på magnituden i det reducerade c som kommer att närma sig den
fria rymdens c0 som R närmar sig R0.
Vi finner detta c-beroende för B-uttrycket genom direkt substitution i
högra delen med ett allmänt c/c så att vi får den formella
kärnformen
B = R0(c/c)(Q/4pr2)
= (R0/c)(Q/4pr2) · c
Som den högra delen
motsvarar vilkensom distans s under en tid T som ger
= (R0/c)(Q/4pr2) · s/T ,
kan den användas
för att definiera Q-rörelsen som en godtycklig strömstyrka Q/T=I
utmed strömvägen s. Då får vi
= (R0/c)(I/4pr2) · s
= µs · (I/4pr2)
Notera
komponenten µs:
Jämför den
motsvarande, mera precisa, Rc-transfereringen från artikeln i Kausalsambandet,
och som förklarar hur den magnetiska B-vågen uppkommer:
R0c0 = ôR’ç = 1/e0 = ôRmaxç0 = konstant
.......... VM/AS
ôRmax
=
R0c0/ç0
[= [e0ç0]–1
= [e0(c0–v)]–1 = [e0c0
– e0v]–1]
ôRmax/ç0 = R0c0/ç02
Med små skillnader
mellan ç0 och c0
gäller det att
ôRmax/ç0 = R0c0/c02 = R0/c0 = µ0
....... VS/AM
Således genom generalisering
av de föregående termerna R0/c=µ
som µ0 får vi det mera enkla
RYMDMAGNETISERINGEN
Vi noterar att
uttrycket med µ0 taget bokstavligt betyder att ingen B-våg är
möjlig: µ0=R0/c0 betyder noll magnetisk effekt[se begreppet reduktion]; µ0 har, verkligen, ingen anknytning till
magnetismen (B). Den centrala delen för magnetismen är istället den elektriska
konstanten R0c0=Rmaxç0. Var vaksam på (och medveten om) denna
formella förenkling, beskriven i ledan närmast ovan. Därför (nämligen) att ”µ0”
kommer att visa sig frekvent i alla sammanhang som berör elektrodynamiken och
då speciellt (naturligtvis) i alla knepigare problem; Såvitt här känt
(2007-06-18 med vidare), finns i den moderna vetenskapen och akademin
ingen teori eller ens ett begrepp om något sådant som en »reduktion». Jämför
den speciella introduktionen med expansionsintegralen som exempel (Magnetismen
i Modern Vetenskap och Akademi).
Rymdkompaktheten
µ i magnetismen relateras rätvinkligt strömvägens utsträckning (s).
Således är i magnetismen de bägge faktorerna i µs inte
samriktade; Då de är den aktiva delen i uttrycket för B, kan vi (naturligt)
kalla dessa faktorer µs för
rymdmagnetiseringen (eng. space magnetization).
närverkan
och fjärrverkan:
Det finns två
grundläggande sätt att relatera Q-rörelsen i denna del.
Det första sättet gäller den magnetiska
effekten direkt associerad med Q-ytan (närverkan). Den delen beskriver
den motsvarande effekten på ytan av en elektrisk ledare som precis täcker den
ideala sfäriska diametern för Q.
Det andra sättet gäller den magnetiska
effekten i rymden utanför Q, alltså utanför den aktuella ledaren (fjärrverkan).
Denna senare del måste använda differentialer
i s-ändringsvägen; Eftersom fjärrverkan ”ser” många olika partier
från en given ledare — inte som i närverkansfallet bara ledarens omedelbara
tvärsnitt — ger B-differentialen verktyget för fjärrverkans matematik och som
tillåter alla möjliga bidrag från alla möjliga kurvaturer eller delar hos s.
Vi börjar med den centrala ledaren.
*cont. Basic Magnetic Mathematics
® i
Vi förutsätter som tidigare
ideala förhållanden med ett idealt sfäriskt laddningssystem för den elementära
elektriska laddningen (Q). Varje Q-rörelse (v) motsvarar en viss strömstyrka
I=Q/T.
När vi ser i riktningen (s) för
Q-rörelsen (vänster ovan), ser vi en flat Q-skiva som genererar två
ytnära B-vågor (höger ovan; den vänstra delen sedd från sidan) och som
expanderar rätvinkligt Q-rörelsen genom ds på motsatta Q-sidor. Sett
från den ideala Q-sfären är det den dynamiska delen i hela sakfrågan. Men
Q-kroppen representerar också en ideal solid ledare. Nämligen den
vilkens ytsektion, tvärsnittet A=pr2, har Q-ytans täthet Q/A. Detta är den
faktiska och motsvarande ideala elektriska ledartvärsnittets yta vi tittar på
genom rörelsen hos den ideala Q-sfären.
Men den magnetiska insidan
på denna ledare är, för oss, mörk. Den elektriska kraftlagen säger oss
ingenting om den, åtminstone inte direkt. För att relatera Q-rörelsen till en
solid ledare, måste vi därför utgå i denna sublima magnetiska analys i
behandlingen av solida ledare från den punkt där de två motstående B-vågorna exakt
når den ideala Q-sfärens diameter och just är på väg att »lämna oss för den
yttre rymden». Denna situation blir den
motsvarande ”första stöten” i den elektriska historien för en magnetisk fältvåg
genererad av Q-ledaren: Den börjar från den projicerade omkretsande Q-cirkeln.
Vi observerar att ”Q” i denna bemärkelse måste vara en total (enhetlig) Q-kvantitet
representativ för den ideala teoretiska Ensamma Huvud-Q-sfären — som tar sin
väg genom ledaren via hela strömmens kvantitet, eftersom det är till
den, och endast den, som den nu beskrivna B-formen måste relateras.
Den nyligen
beskrivna högeligen idealiserade enda Q-modellen representerar då exakt strömstyrkans
definition
I = Q/T;
Strömstyrkan (I) är
den laddningsmängd (Q) som passerar en referenspunkt (strömvägens tvärsnitt)
per tidsenhet (T).
Med andra ord: Vi
ser Q-kvantiteten »passera» ett tvärsnitt (ds) av ledaren vilket sker
likaledes under en tidsdifferential (dT). Det är också
ämnets centrala punkt: Genom dT-passagen, och därför att det inte finns
någon sådan Q-sfär i den verkliga fysiken (åtminstone inte som jag har upplevt
det), måste vi komprimera hela Q-sfären till bara en cirkulär plan skiva
som passerar dT-ds-punktens referens. Strömstyrkan definieras då
differentiellt enligt I=dQ/dT. Illustrationen nedan är tänkt att
ge en bild av situationen.
Definition av
ström genom utvidgningen för Q
För att relatera den
komprimerande fasen, i behållandet av den magnetiska effekten som bildad och
”uppackad” på omkretsen till ledarens tvärsnittscirkel, måste vi innefatta hela
Q-sfärens yta som ansvarig för denna initiella B-stöt.
Som vi vet, är sfärytan (4pr2)
exakt samma som den omskrivna cylinderytan med diametern 2r. För att
innefatta den nyligen omnämnda kompressionen i basuttrycket, måste vi använda s=2r
som den representativa rörelsen under den komprimerade ds-passagen. Då
får vi direkt från den föregående B-formen µ0s · (I/4pr2)
sambandet
BYTA = µ02r0
· (I/4pr02)
BYTA = µ0I/2pr0
Vi kallar
strömförhållandet I/2pr0 i
denna grundläggande första stöt-B-våg på en elektrisk ledare för den
magnetiserande kraften med beteckning H (eng. magnetizing force). Då
gäller alltså
HYTA = I/2pr0
............................. magnetiserande
kraft, A/M
BYTA = µ0H ................................ magnetisk fältstyrka, VS/M2
styrkan =
motståndet (kompaktheten) · kraften
HUR ATT RELATERA B-VÄRDEN INUTI BYGGNADEN FÖR EN SOLID (Q) LEDARE
Med Q-skivan och
Q-ytans täthet etablerade, kan B-värdet inuti Q relateras exakt som den
initierande rand-vågen expanderar: alltså med början från centralpunkterna (P)
på sfärytans motsatta sidor. Vi studerar hur.
Utgående från
nollpunkten rakt fram, blir den enda ström I av den totala I0
som räknas en I-differential. Det är klart för att hela strömmen, som vi
tidigare noterade, beror av en enhetlig bestämd ändlig kvantitet; punktformen
är differentiell och därmed och ett differentiellt I.
Som ringen expanderar (från P), innesluts
en växande kvantitet av det totala I0 i analogi till ett växande bidrag från Q till
B-styrkan. Ytor utanför den aktuella har ännu inte skapats och bortses därför
ifrån. Den matematiska delen av denna procedur ansluter till sambanden i
artikeln om Strömstyrkan
[Se STRÖMTÄTHETEN],
I = I0(r/r0)2 ....................................... aktuella strömstyrkan inuti ledare, Ampere
0 r0
Direkt insättning i
föregående B=µ0I/2pr0
ger
B = µ0I/2pr0 ..................................... ledarytans fältstyrka
B = (µ0/2p)I0r/r02
........................... efter
insättning av sambanden för strömtätheten
m = µ0/2p ......................................... förenkling, m=1,99997 t7 @ 2 t7
VS/AM
B = m · r · (I0/r02)
.......................... VS/M2
Magnetiska fältstyrkan innanför ytan på en
cirkulär ledare
Som vi ser är
B-värdets funktion helt linjär. Utanför ledaren kommer B-kurvan att bero på
ledarens kurvatur och ett (för ljushastigheten) begränsande intervall. Denna
del behandlas längre fram i fjärrverkan.
*cont.
Bekräftelse av
resultatet, ihåliga ledare
Genom att använda högerhandsregeln kan vi direkt verifiera
att centrum i varje cirkulär ledare måste ha noll magnetisk fältstyrka.
Illustrationen ovan indikerar hur vi genom teorin kan använda ledare i
motstående par med lika strömmar för att genomföra grundtest. Tvärsnittet
bildar en (ideal) ring genom de motstående parledarna med totalt N raka
parallella ledare som bildar själva den ihåliga ledarens rörvägg. Från den inre
B-nollade centralaxeln måste sedan B-värdet i vilket fall växa mot ett maximum
ute vid ledarytan.
Resultaten från de enklare rent teoretiska
undersökningar som kan genomföras med de föreslagna enkla motstående
symmetriska parledarna visar oss direkt enbart via högerhandsregeln (B=0 i
centrum, därifrån växer B mot ledarytan) ”en hyfsad överensstämmelse” med den
mera utförliga sambandsformen ovan. Sambandet för B ovan bekräftas också genom
den redan kända etablerade litteraturen som den elementära ekvationen för
B-fältets styrka inuti en kompakt ledare.
En utmärkt konventionell referens som
beskriver de grafiska formerna till de allmänt kända sambanden i dessa
sammanhang finns på webbsidan
[http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/MagParticle/Physics/CircularFields.htm] 2008-06-06.
[Illustrationerna
där är av samma (men inte identiska) typ som nedan].
B
r
0 r0
Om ledaren är
ihålig, berättar den nyligen beskrivna Q-skivans princip för oss att den tomma
delen måste bortses ifrån. Det skulle antyda att B-styrkan inuti en ihålig
ledare är exakt noll överallt. Startpunkten för B-funktionen förskjuts
(således, av princip) utmed horisontella axeln till rörets innervägg. Sambandet
nedan visar den allra enklaste formen med den förutsättningen:
B = m · (r – rin) · (I0/[r0–rin]2)
...................... r > rin , VS/M2
Magnetiska fältstyrkan innanför
ytan på en ihålig cirkulär ledare
För att verifiera
teoretiskt Q-skivans procedur med förslaget att B inuti ihåliga ledare inte
existerar, måste vi känna till hur att beräkna B generellt utanför raka ledare.
Därmed kan parallella ledare användas enligt föregående figurs förslag för att
beräkna den totala B-resultanten från alla bidragande komponenter. [Resultatet
visar överensstämmelse med den enklare Q-skivans modell, vilket här lämnas utan
bevis].
Om
vi enbart bekymrar oss om matematiskt artisteri, kan den allmänna B-ekvationen
för en rakledare härledas direkt från B-ytans ekvation om vi också känner
byggnaden för trigonometrin.
Den fastslår helt enkelt: med en punkt P utanför en rak ledare som begränsas av
ändpunkterna AB, blir sinus för vinklarna A° och B° i PREFIXxSIN
lika med 1 om P ligger på ledarens yta. Ekvationen kan då framställas direkt enligt
B = (µ0/2p)I/r0 ................................. ledarytans magnetiska fältstyrka
B = (µ0/4p)(I/r)(sinA+ sinB) ............ rymdfältets magnetiska fältstyrka, rak ledare, PREFIXxSIN
Med sinA =
sinB = 1 blir den sista ekvationen ovan den första. Emellertid, hur
elektriskt perfekt detta samband än må vara, får en sådan ”härledning” ringa
värde för en student som är mera intresserad av elektrisk dynamik än algebraisk
gnistbildning. Studenten vill veta hur maskinen arbetar, inte hur tung den är
att gå omkring och bära på.
Om någon skulle fråga, hur vet du säkert
att detta uttryck har något praktiskt värde?, skulle den enda tillgängliga
förklaringen vara
— Helt enkelt på grund av likhetstecknet.
Det stämmer.
Matematiken har den kraften. Den mera förklarande härledningen visas
(emellertid) i det följande.
För att relatera Q-rörelsen
i fjärrverkan måste vi begränsa hela fältstyrkan F/Q att gälla bara via
differentialer — så att godtyckliga bidrag under alla omständigheter kan
igenkännas i den aktuella fältpunkten P. Detta tvingar B på differential form
så att vi får differentialekvationen
med Q-rörelsen i
riktningen r=s.
Med vinkeln b
mellan r rakt framåt som riktningen för s och varje annan r-riktning
från Q-centrum, blir B-effekten i PREFIXxSIN
dB = µ0ds · (I/4pr2) · sinb
...................... singulära
punkteffekten via b
Detta är det enda differentiella
bidraget till B från en momentan rörelse hos en enskild laddning Q i respekt
till rymdpunkten P (utan fördröjning) på avståndet r från Q via vinkeln b.
Som beskrevs noggrant i
även mera
utförligt med referens till den moderna akademins föreställningssätt i EXPANSIONSINTEGRALEN
är detta differentialekvationen för expansionsintegralen:
dBP =
µ0(I/4pr2)sinb
ds .......... VS/M2
®s differentialekvation,
expansionsintegralen
När vågen når P, innehåller den alla samlade (differentiellt
bidragande) reduktioner (från alla P utmed
radiella expansionen) som används för att bygga upp den karaktäristiska
ringstyrkan med början från centrum. För att beräkna styrkan i P från en
momentan ändring ds i läget för Q utmed strömvägen s, måste vi integrera alla dessa
differentiella bidrag. I beräkningen av en total effekt i P från en
ändlig strömväg s, måste
denna inre eller expansionsintegral sedan själv integreras över den
speciella kurvaturen för s (strömlinjens
integral).
För att integrera dBP
över vinkeln b måste vi först anpassa integrationskonstanten ds till db.
Differentialtransformationen
i PREFIXxSIN
blir
x/s = tanb , s = x/tanb ; med ds/db = Dn s = s’ får vi [för grundderivatorna, se Bastablån]
ds = Dn s db = Dn (x/tanb)
db = (–x/cosb2) db; [NOTERA, cosb2
här en oegentlig förenkling av det egentliga cos2b=(cosb)2]
Insättning ger
dBP =
µ0(I/4pr2)sinb
(–x/cosb2) db
Med x/r =
cosb , x2/r2
= cos2b , r2/x2
= 1/cos2b får vi
dBP = µ0(I/4pr2)sinb·x(r2/x2)·db
;
dBPx = µ0(I/4px)sinb·db ............................... fullständiga differentialekvationen,
expansionsintegralen
med lösningen
b®0ò dBPx = µ0(I/4px) b®0ò sinb·db = µ0 (I/4px)b®0[cosb] = µ0(I/4px)cosb
eftersom cos(b=0)=0
enligt PREFIXxSIN.
Således
b®0ò dBPx = µ0(I/4px) cosb .............. den magnetiska vågexpansionsintegralen
Q
får inte lägesändra under integrationen!
Som omnämndes
tidigare, gäller denna integral endast för en momentan lägesändring ds
hos Q utmed s. Det betyder att integrandens enhet i vänstra delen
egentligen ska skrivas på den mera korrekt indexerade differentialformen
d(dBPs/dbs)
= dBPx
där index s
refererar till en bestämd utsträckning i Q-rörelsen. Vilket vill säga,
dBPs = µ0(I/4px) cosb dbs
................ magnetiska
linjeintegralens differentialekvation, strömvägen
se från fjärrverkan
*cont.
MAGNETISMENS
SPECIFIKA EKVATIONER
Den raka ledaren
För en rak ledare
[sin90=0 i PREFIXxSIN]
blir för magnetiska linjeintegralens differentialekvation lösningen lika med
b®90ò dBPs = µ0(I/4px) b®90ò cosb·dbs = µ0(I/4px)b®90[–sinb] = –µ0(I/4px)sinb
BPs = –µ0(I/4px)sinb
........................ VS/M2
magnetiska fältstyrkans
linjeintegral, rak ledare, räta vinkeln
För att beräkna
delar utanför s kan den enkla subtraktionen nedan användas:
sin b = (sin bMinsta)TOTAL – (sin bStörstaUTANFÖR)SUBTRAHEND
FULLSTÄNDIGA SAMBANDET FÖR RAKA LEDARE
Med P godtyckligt
utanför s räknas den totala styrkan i P genom summan av de bägge bL
and bR enligt
BPs = –µ0(I/4px)(sinbL+ sinbR)
...... rak ledare,alla
vinklar, 1Tesla=1VS/M2
µ0 ........................................................ 1,25662 t6 VS/AM
Vinklarna räknas
från 0 till 180° med automatiskt ±-tecken inkluderat.
Med ett Halllement
kan B mätas i P med hög noggrannhet, vilket bekräftar sambandet.
Exempel 1
Bestäm det
teoretiska värdet för den magnetiska fältstyrkan B i en punkt 7,5mM utanför och
på mitten av en 0,1 M lång rak ledare som för 30 A elektrisk ström. Använd PREFIXxSIN
för att visa relationerna och ge svaret i enheten Tesla (T) motsvarande VS/M2.
Lösning
BPs = –µ0(I/4px)(sinbL+ sinbR)
sinbL= sinbR= sin(atan 7,5/[100/2])= sin atan
0,15 = 0,9889393
BPs = –(1,25662 t6)(30/4p[0,0075])2(0,9889393) = –7,91137
t4 T
Svar: Den magnetiska fältstyrkan är 0,8 mT.
Exempel 2
Med samma data som
i exempel 1, vad är B-värdet om strömmen halveras och en annan ledare (L2) med
samma dimensioner på motsatta P-sidan placeras parallellt med den givna (L1)
och på samma avstånd 7,5 mM från P men med motsatt riktat strömflöde?
Lösning
De bägge motriktade
strömmarna kommer att bidra med samma magnitud eftersom motriktade strömmar summerar B mellan dem.
Resultatet i netto för strömmarna i sambandet blir då 2(30/2)=30. Vilket
betyder: ingenting ändras.
Svar: Exakt
samma.
Mätning med ett
relativt s litet x på mitten av den raka ledarlängden s
gör att vinklarna b avviker mycket litet från 0. Då gäller i PREFIXxSIN
likheterna
bL=bR @ 0 med sin0=1
vilket förenklar uttrycket till
BPs = –µ0(I/2px)
..............................
litet x utanför mittpunkten av en
(lång) rak ledare
Som vi ser, är
detta samband detsamma som bildade basen i den
förenklade härledningen till sambandet för B i rakledare.
En rak ihålig
cylindrisk ledare A är indelad i n parallella (tunna) ledare,
BA =
–µ0nI/2pr
Om vi lindar en toroid T med n varv vilkas insida förenas med A i sektionen M (illustrationen ovan visar principen) får vi
dBA/n = dBT/n
Med de n toroidala varven förutsatt idealt cirkulära (tunna trådar), är differentialerna likadana i de motsvarande M-sektionerna i T. Som magnituden för B är likadan över hela den toroidala medelomkretsen 2pr, räknas B för varje del (s) i denna 2pr-båge. Magnetiska fältstyrkan inuti en lång rak spole följer då med god approximation (frånsett fältet i spoländarna) s= 2pr motsvarande spolens längd enligt
BC =
–µ0nI/s ..... fältstyrkan inuti lång rak spole i Tesla,
VS/M2
n ......................... antal
varv
I ......................... strömstyrkan
s ......................... spolens
längd
µ0
........................ 1,25662 t6 VS/AM
*cont.
I tillämpningen av
dBPs
= µ0(I/4px) cosb
dbs
................ magnetiska linjeintegralens
differentialekvation, strömvägen
med magnetiska
fältstyrkan i mitten av en ring med radien x är b-vinkeln
konstant enligt b=90°. Som cos90=1 i PREFIXxSIN
blir differentialekvationen
dBPs = µ0(I/4px)dbs;
Som cirkelbågen i radianer b är b =
s/x, får vi differentialtransformationen
db=d(s/x)=ds/x. Insättning ger
dBPs = µ0(I/4px2)ds med den integrala lösningen från 0 till s=2px
0®sò dBPs = µ0(I/4px2) 0®sò ds = µ0(I/4px2)0®2pxs = µ0(I/4px2)
2px = µ0(I/2x) ;
|
Vi
erinrar de cirkulära grunderna med s A° —— = —— 2pr 360 som
ger s p —— = —— · A° = a r 180 med
a i
radianer |
B = µ0(I/2r) .............. fältstyrkan i mitten av en ring med radien r, VS/M2
µ0 ............................... 1,25662 t6 VS/AM
Ligger
centralpunkten P i ringen över ringplanet (via h) med radien r —
med den giltiga B-vektorn för P pekande som normal (N) till ringplanet genom P,
uppåt eller neråt beroende på ringströmmens riktning och dess laddningarnas
potential — måste B relateras till hypolinjen
m=Ö r2+h2
(lika med r
om h=0). B-styrkan relateras då som projektionen B=B0(r/m)
på normalriktningen N (se ill.), med
dB0Ps = µ0(I/4p m) (cos[b=90°]=1) (db=d[s=2pr]/r)s
...........................
magnetiska
linjeintegralens differentialekvation, strömvägen anpassad för en cirkulär kon
= µ0(I/4p m) (db=d[s=2p])s
= µ0r(I/4p m2)
(db=d[2p]s ;
Med B=B0(r/m)
får vi den motsvarande differentialekvationen
dBPs = µ0r(r/m)(I/4p m2) d(2p)s
= µ0(r2)(I/4p m3) d(2p)s
där integrationen
för hela konen ska göras över hela basringen 2p.
Integrala lösningen blir då
0®2pò dBPs = µ0(r2)(I/4p m3) 0®2pò d(2p) = µ0Ir2/2m3
= BP
Den cirkulära
kontoppens magnetiska fältstyrka med ringradien r och höjden h=Ö m2–r2
kan alltså beräknas enligt
B = µ0I(r2/2m3) .............................................................
cirkulära
konens magnetiska fältstyrka med höjden h, m=Ö r2+h2,
VS/M2
[Samma samband finns också i den traditionella lärobokslitteraturen, se exv TEKNISK ELEKTRICITETSLÄRA E. Danielson Gleerups Lund 1965 s47 ].
F = BA
................................. standardenheter,
VS
I många
tillämpningar inom elektromekanisk induktion [se efterföljande
artikel] är det bekvämt att använda en allmän term för en given YTA som
håller »en och samma B-styrka». Eftersom B är ett punktvärde, kommer ett
motsvarande allmänt ytvärde att vara av den enkla typen B · A. Denna kvantitet
kommer alltså att referera till en idealt homogen magnetisk fältstyrka
tagen över en ändlig yta — och därmed också definierande B som en magnetisk
flödestäthet i ekvivalens med punktstyrkan. Denna kopplande beskrivning mellan de nämnda
begreppen förekommer (här veterligt) INTE i gängse litteratur.
Erinra från Q-RÖRELSEN INTRODUCERAS:
För att relatera en
dynamisk referens till ett det statiska B-fältet i riktning r,
måste vi introducera laddningen Q för en rörelse. Det finns två sätt att
relatera effekten av en sådan Q-rörelse:
1. ett åkande Q som genererar ett stationärt B [Generering av Magnetiska fält],
2. ett stationärt B som påverkar ett åkande Q [Elektro-mekanisk
induktion]. Vi börjar med det första sättet.
Elektromekanisk
induktion
DE FYRA GRUNDLÄGGANDE »dockskåps» LAGARNA I Elektro-MEKANISKA INDUKTIONEN
Stationärt B som påverkar Mobilt Q
Det andra sättet
[Det
första sättet var det ovan beskrivna Genereringen av
magnetisk fält, se från INTRODUCERANDE EN
Q-RÖRELSE] är att relatera den statiska
skalmagnetiska fältstyrkan F/Qc0=
B till en yttre källa som helt omger eller »badar» laddningen Q.
Därmed kommer på visst sätt också denna del att beskriva en närverkan. Vi
studerar hur.
Om riktningen för elektriska
fältstyrkan i B (F/Q-delen) tas genom ett
tvärsnitt av Q-sfären — cirkulärplanet i figuren ovan — måste det ha en sådan
och exakt likformig cylindrisk utvidgning över och under detta tvärsnitt om en
motsvarande Q-rörelse ska fortsätta överensstämma med och bevara (satisfiera)
den statiska motsvarande riktningen för den elektrisk fältstyrkan i Q-fältet
självt i vilkensom r-riktning i tvärsnittsplanet.
Om vi känner
grunderna i det magnetiska fältet [Se PRINCIPEN FÖR
DEN CIRKULÄRPOLARISERADE B-VEKTORN] ser vi att situationen
och villkoren passar perfekt för Q.
Situationen
överensstämmer, tydligen, med situationen då Q färdas med hastigheten v
i rät linje, vertikalt i figuren ovan och i normal till det illustrerade
cirkulära tvärsnittsplanet (P) med dess expanderande fältpilar, och med ett
motsvarande bevarande av den elektriska fältstyrkan »i varje P» som Q
avancerar; I respekt till denna rörelseriktning (v) kan en ideal
projektiv totalbild av alla elektriska fältstyrkors komponenter ses på den givna
centrala Q-sfärens tvärsnitt, för att förenkla. Vi ser, då, Q färdas i perfekt
balans utan någon ändring i rörelsebanan förutsatt den omgivande rymden är
idealt homogen [Se PRINCIPEN FÖR
DEN CIRKULÄRPOLARISERADE B-VEKTORN].
Den beskrivande punkten i sammanhanget i denna situation är att det motsvarande statiska magnetfältets styrka F/Qc0= B med hänsyn till den gemensamma projektionen på P-planet uppvisar reduktioner i vägformen (v) av exakt samma ideala natur som den förtätade rymd som uppträder inom bågen eller kurvan för en reguljär magnetisk fältvågsring (Se från Hur B-vektorn förstås); om Q färdas inom en sådan kurva och utmed dess vägform, uppkommer följaktligen heller ingen magnetisk effekt mellan Q och den givna yttre B-bågen.
*cont.
För att relatera en
magnetisk verkan betyder det att Q kan färdas i eller uppvisa hastighetskomponenter
i vilkensom riktning rätvinkligt utvidgningen av det omgivande B-fältet
(upp-ner i illustrationen) för att en magnetisk växelverkan ska uppträda. Om Q
färdas exakt i vertikal riktning, illustrationen, färdas den bara parallellt
inom sina egna tangentiella B-styrkor — analogt med den nyligen erinrade
djupare liggande förklaringen till magnetismen enligt reduktionerna
— och ingenting händer.
För att en verkan ska komma till stånd, kan
(således) faktorerna Qc0 vara av godtycklig komposition
laddning-hastighet eftersom den resulterande kraften bara beror på
dessa genom magnitud. Då erhåller vi
helt enkelt från F/Qc0= B magnetiska
kraftlagen
F = BQv ............................ kraften på en fritt rörlig laddning som badar i ett yttre (homogent) B-fält
För att relatera en verkan kommer varje minsta möjliga
avvikelse hos Q-rörelsen från parallellitet med B-kurvaturen — idealt genom
varje mekaniskt relaterad hastighet (v) — att introducera magnetisk
växelverkan mellan Q och ett yttre magnetiskt fält B. Vilket betyder; Den statiska magnetiska fältstyrkan
F/Qc0=
B definierar utanför dess
linjära inre kurvaturvillkor en
motsvarande dynamisk (yttre)
fältstyrka av »den enkla formen»
dynamiska magnetiska fältstyrkan F/Qv= B.
— för mera detaljerade jämförelser mellan relaterad fysik
och modern akademi EN MERA DETALJERAD
HÄRLEDNING ges i efterföljande Magnetiska
Kraftlagen. |
|
|
|
|
— Högerhandsregeln kan testa
och analysera BFv-riktningarna. — Q+-rörelsen i v uppväcker Bv . Växelverkan
B-Bv bildar Fi , och därmed u som bildar Bi. Om Bi existerar (tillåten strömväg), ger B-Bi i
växelverkan Fm som
försöker motverka (upphäva) Fv. För att behålla u, måste kraften Fi=v=m adderas till systemet. Alltsammans
Newton. |
En laddning Q med
hastigheten v omgiven av ett (homogent) magnetiskt fält med styrkan B
kommer att erfara en kraft F som drar Q i en krökt bana. Med vinkelavvikelsen b
från en exakt B-rätvinklig rörelse, blir F-formen i PREFIXxSIN
F = BQv · sinb
Med b=90° är
kraften noll.
Med v=l/T
får vi den motsvarande kraft som avkänns av en ström I inom en strömväg l
som badar i ett yttre (homogent) B.
Som Q · l/T=Il
får vi
F = BIl
....................... kraften
på en ledare med längden l som håller strömmen I som badar i ett yttre B
= µHIl = (µ/2pr)I2l kraft mellan två parallella ledare med samma I , = µ(Hl)2
|
Strömmen I genom Q+-rörelsen i u uppväcker Bi .
Växelverkan B-Bi skapar Fv . Om ledaren
lämnas fritt, färdas den i den
riktningen, annars utverkar den bara sin dragkraft. Inuti ledaren tenderar Q i vilket
fall att färdas i riktning v genom Fv som bildar Bv . Växelverkan B-Bv ger då Fm som
strävar att motverka den strömdrivande kraften Fi . För att bevara den dragande Fv , måste
kraften Fi=v=m , eller
egentligen strömmen I, adderas
till systemet. |
*cont.
Det centrala
sambandet F=BIl är avgörande för att bygga elektriska mätinstrument (i
beräkningen av kraften på visarnålen i ett magnetiskt spolinstrument). Vi
ser direkt att kraften är direkt proportionell mot alla faktorer BIl. Vi
kan knappast får en bättre hjälp. Vinkelprefixet i x-sinus (se PREFIXxSIN)
ger en komponent
F = BIl
· sinb.
Som X=F/Q vilket ger F = X · Q får vi också X = Bv = U/l. Då gäller tydligen
U = Bvl ............................. inducerad spänning i fritt rörlig laddning badande i B
En ledare med
längden l som färdas med hastigheten v i ett (homogent) B-fält
erhåller ett spänningsfall U mellan ändarna.
Notera att v måste vara mycket mindre än c för att sambandet ska
gälla
elektromekaniska induktionslagen
Som v=d/T
får vi explicit den inducerade potentialen på formen U = B(d/T)l = BA/T. Förutsatt A håller samma punktvärden för B helt
igenom , ger oss den nyligen beskrivna magnetiska fältets ytstyrka
BA=F
U = F/T ............................. inducerad spänning i l som sveper över d under badande i B; U = BA/T
U = dF/dT
......................... allmänna
(universella) elektro-mekaniska induktionslagen
Se även i resultatredovisning av parallellexperimenten där elektromekaniska induktionslagen beskrivs mera ingående i jämförelse med den moderna akademins uppfattningar (Faradays lag, U = dF/dT).
Exempel 1
En 0,05 M rak tråd
roterar kring en av sina ändpunkter i planet för en magnetisk ytfältstyrka F (Grekiskans Fi) med värdet 0,1 Tesla (= 0,1 VS/M2).
Rotationshastigheten är ett varv per sekund. Bestäm den inducerade spänningen
mellan trådändarna.
Lösning
A = pr2
A/T = pr2/1S
U = B · A/T
= 0,1 · p (0,05)2/1S = 7,85398
t4 V.
Svar: Den inducerade spänningen är 0,785 mV.
Exempel 2
Sju likadana entums
(l=2,54 cM) kopparcylindrar rullar parallellt med samma konstanta
hastighet i och rätvinkligt ett yttre homogent B-fält med styrkan 0,25 T. Varje
cylinder passerar ytan 2 kvadrattum på 0,75 sekunder. Bestäm summan inducerad
spänning i alla sju cylindrarna samt deras gemensamma hastighet i
standardenheter.
Lösning
Varje cylinder
räknar
U = B · A/T
= 0,25 · (2 · 0,02542)/0,75 = 4,30106 t4 V.
Alla sju ger
3,01074 t3 V.
Hastigheten är (A2×0.02542/l0.0254)/0,75 =
0,0677333 M/S
Svar: Summan inducerad spänning är 3 Volt och
hastigheten är 0,0677 M/S.
*cont. separat tillägg
DEN
MAGNETISKA KRAFTEN — Magnetic
ForceLaw — Magnetiska Kraftlagen (anges i engelsk
litteratur ofta som Lorentz Force)
Magnetic ForceLaw
Magnetiska kraftlagen —
härledningens principiella grunder
DEN MAGNETISKA KRAFTEN
Den elektrodynamiska magnetiska kraftens ekvation eller magnetiska kraftlagen
F = BQv .................... kraften på en fritt rörlig laddning badande i B
originalet |
från Kausalsambandet och
Elektriska Kraftlagen |
genom Elektriska
Laddningen |
v i
varje riktning av
det antydda expansionsplanet med B rätvinkligt till det (uppåt-nedåt) |
||
|
Mera utförlig
beskrivning för mera detaljerad jämförelse |
Mera utförlig
beskrivning för mera detaljerad jämförelse |
gäller den fysiska dynamiken i den omedelbara närheten av Q: kraftens växelverkan med Q-ytan — vid stället där Q tas elektriskt under dT i v. Vid den tiden, har inget yttre fält från rörelseladdningen (eng. MoveQ) ännu visat sig.
Uttrycket F=BQv är en direkt vidareutveckling av »det inre B-fältets Q-form» F/Qc0=B=X/c0=R0Q/A (se föregående den statiska Q-skalmagnetiska fältstyrkan), som tydligen är en (penetrerande) egenskap hos Q-kroppens yta [notera den ursprungliga reduktionsvektorn M, som ställföreträder B]: Som verkan av kraftdelen, F=BQc0, uppenbarligen avser en magnitud för hastigheten om BQ är givna, med villkoret att F/Q=X måste skilja sig från (det yttre) B för att förverkliga en verkan på Q skild från B, är den ovannämnda framställda formen (BQv) principiellt klar:
det finns ingen annan grundläggande härledning.
Med avseende på den avtagande B-verkan när v närmar sig gränsen c (se vc-begränsningen), blir det fullständiga sambandet
F=BQv(c–v)/c=BQv(1–v/c). Vilket betyder; F blir helt säkert noll med v=c.
Som redan diskuterats i sektionen om B-bildningen (se från B-VEKTORN), bestäms den växelverkande B-kraften från F=BQv av domänerna i den omgivande g-dominanta rymden med respektive lägsta och högsta koncentration av reduktioner, där Q attraheras mot den lägsta (tunnaste rymden) och repellerar från den högsta (tätaste rymden). Vilket vill säga, analogt: rum med minsta täthet exponerar en snabbare väg för den magnetiska fältvågen att utbreda sig på än rum med högre täthet, vilket med c-kopplingen bringar Q med dem.
Följaktligen (illustrationen vänster), kommer alltid parallellt färdande och lika laddningar (++ eller – –) att attraheras magnetiskt medan parallellt färdande och olika laddningar (+–) alltid repelleras magnetiskt; Två ledande ringar med samma typ av laddningar och samgående strömmar kommer att attraheras magnetiskt; motsatta ringströmmar kommer att repelleras magnetiskt; två ledande elektriska spolar, liknande en stavmagnet respektive, kommer att attrahera varandra vid sina ändar av en synkroniserande vridkraft (eng. torque).
Med ytterligare liknande detaljer i jämförelse mellan magnetiska ämnen (järn) och elektriska ringströmmar kan, och vad vi hittills vet, det magnetiska beteendet beskrivas genomgående utan undantag på de enklare »ringströmslagarna».
Modern
Akademi har ingen FYSIKALISK teori för elektricitet,
induktion eller magnetism, utan en MATEMATISK
kvantitetsMedelvärdesbildad vektorkalkyl utvecklad under 1800-talet.
Se också i Maxwells Ekvationer.
g-divergens ljushastighetens
lokala värde med referens till den lokalt dominanta gravitationens inverkan,
från Ljusets gravitella beroende.
— Divergensen är i relaterad fysik alltså det gravitellt punktlokala värdet på
ljushastigheten och som INTE bildas över intervall;
— Se utförligt från DEEP och definitionen i DIVERGENSEN.
Ljushastigheten i normal mening däremot
bildas över intervall som medelvärdet av ljusvägens g-divergenser.
reduktion divergensens lägre värde i den
magnetiska fältbildningen för bevarandet av elektriska konstanten, se reduktionen utförligt i Kausalsambandet om ej redan bekant.
Magnetiska Kraftlagen — utförlig
beskrivning i relaterad fysik för mera detaljerade jämförelser | 2011IX28
Magnetiska
kraftlagen F=BQu — direkt från Kausalsambandet och Elektriska kraftlagen
Alla analogier I
RELATERAD FYSIK som söker FÖRKLARA magnetismens olika verkningssätt bygger,
eller återfaller, UTESLUTANDE på resultat från Kausalsambandets
enkla form:
— MAGNETISKA effekter i Q-ändringens riktning [u(Q)] förekommer
inte på grund av ljusets friställning från kinetiken: all
MAGNETISK effektverkan på Q sker rätvinkligt u(Q).
— Följaktligen sker
heller ingen vektorsummering, ingen magnetisk växelverkan, mellan
kraftfältsriktningen för ett givet fast magnetfält (B) och det magnetfält B(Q) som bildas av en elektrisk laddning
(Q) som färdas med en hastighet u i samma riktning som det yttre B-fältets kraftfältsriktning.
Genom att elektriska
kraftlagen F=Rc(Q/r)² redan
innefattar en motsvarande statisk, fast, form för den fysikaliska storheten magnetisk
fältstyrka i elektriska laddningens statiskt elektriska fält som B=F/Qc=R(Q/A)=VS/M², speciellt
tydigt med Q idealt vilande, kan tydligen och med kausalsambandets
rätvinkelvillkor från ljusfrihetssatsen en magnetisk kraftverkan förstås direkt mellan Q i
rörelse via en
absolut minsta hastighet u större än noll och rätvinkligt det yttre B-fältets
kraftfältsriktning genom en helt enkel omskrivning; Från Q:s egenform B=F/Qc
till en allmän form för växelverkan mellan Q och ett yttre B enligt B=F/Qu.
Därmed direkt på enklaste sättet magnetiska kraftlagen F=BQu.
Se även i vc-begränsningen för vidare aspekter på begränsningar i u relativt c.
En mera utförlig och detaljerad beskrivning — ursprungligen i UNIVERSUMS HISTORIA från originalet av magnetiska kraftlagen i DEN
MAGNETISKA KRAFTEN — ges nedan i Magnetiska kraftlagen genom Q; Den beskrivningen har här utformats, särskilt i efterhand (Sep2011),
för att få en mera exakt jämförande grund med motsvarande detaljer i den
omfattande magnetismens matematik som utvecklades av James Clerk Maxwell (från
1855), och som format ämnets lärostol i modern akademi.
— Maxwells arbeten finns numera gratis att studera i PDF-format
på Internet Archive,
THE
SCIENTIFIC PAPERS OF JAMES CLERK MAXWELL, DOVER PUBLICATIONS, INC., NEW YORK
[1890]
Finns som gratis
PDF-dokument på Internet Archive,
http://www.archive.org/details/scientificpapers01maxw
En (första, Okt2011)
sammanställd beskrivning ges i bildlänken nedan — Ampere,
Maxwell och B i MAC
Magnetiska kraftlagen
genom Q — utförlig beskrivning i relaterad fysik för mera detaljerade
jämförelser | 2011IX28
Magnetiska kraftlagen
genom Q
Magnetiska
kraftlagen i RELATERAD FYSIK — Med särskilt härledande
grund direkt från den elektriska laddningens kroppsyta
Magnetiska kraftlagen i Q — F=BQu
Vidare
detaljerad beskrivning för jämförelser med Maxwell — Från
ursprungsförfattningen i DEN MAGNETISKA KRAFTEN
I
fysikaliska storheter definieras magnetisk fältstyrka (i relaterad fysik
betecknad B, se vidare i NOMENKLATUR)
från den idealt homogent sfäriska elektriska laddningen [Q=√(m/R)(A/dT)] i elektriska
kraftlagen (F=ma=RcQ²/4πr²)
som (magnetiska laddningsfältspotentialen)
B =
F/Qc = RD = RQ/A = RQ/4πr², D anger
laddningstätheten D=Q/A;
FSPH = Rc(Q²/4πr²)
= (RQ/A)Qc = RD·Qc = B·Qc ; B = F/Qc ; |
I NÄRVERKAN (verkan
begränsad till Q) ges B direkt från laddningsradien (r) medan B i FJÄRRVERKAN
(verkan utanför Q) via PREFIXxSIN beräknas från sinuskomponenten (sin0°=1) till
laddningspotentialen på avståndet (r) från Q i rörelseriktningen (u).
I vilket fall sker bildningen av den magnetiska effekten enligt kausalsambandet (rätvinkelvillkoret):
Alltid rätvinkligt
laddningens rörelseriktning (u), garanterat av ljusets
friställning från kinetiken
(se från ljusets gravitella beroende), och alltid med referens till den lokalt
dominanta gravitationens fasta och fixa rymdreferenspunkter (i vårt fall Jordytan
och dess föremål).
—
Genom att RD avbildar den ideala sfäriska laddningsytan (ASPH=4πr²) också EKVIVALENT på den
omskrivna CYLINDERYTAN (ACYL=4πr²),
och därmed i (cirkulär) projektion liktydigt med en BILD av Q som en cirkulär
SKIVA lika med en idealt cirkulär strömledares cirkulära TVÄRSNITT (ACRC=πr²), ges tydligen ett PERCEPT (en analog
sinnebild) som VISAR en strömled i=dQ/dT motsvarande en Q-rörelse (u) INUTI »en riktad magnetisk fältstyrka» (dQ-skivan i Q-cylindern i riktningen u),
B=F/Qc=RD. Magnetiska kraftens definition kan då tydligen skrivas
på motsvarande samband uttryckt i F=BQc; F gäller med referens till en
form för ett laddningens idealt sfäriskt, cylindriskt projicerat eget
statiska B-skal (ekvivalenta cylinderytan B=RD), c som Q-skalmassans
inneboende lokala g-divergens.
—
Denna detalj ansluter således PERFEKT till kausalsambandets grundvillkor:
Q-rörelse (u) i samma riktning som B
innebär ingen växelverkan mellan B och Q, eftersom B-effekter inte kan bildas
i laddningens rörelseriktning, just på grund av ljusets friställning från
kinetiken, och därför heller inte har några vektorsummerande komponenter
att uppvisa i den riktningen.
—
Samtidigt, och således, visar magnetiska kraftformen F=BQc på den
avgörande faktor som kan åstadkomma kraftväxelverkan mellan B och Q.
Vi studerar det.
— Med
givet BQ varierar F direkt proportionellt mot c. Det är alltså bara en
hastighetskomponent som avgör. För den principiella magnetiska kraftverkan kan
vi alltså skriva magnetiska kraftlagen enligt F=BQu med u
hur litet som helst med början från noll (och upp till max c, se vidare i vc-begränsningen för vidare aspekter på
begränsningar i u relativt c).
— Med
rätvinkelvillkoret ovan tillsammans med u större än noll (men
mindre än c) bör alltså magnetiska kraftverkan mellan B och Q gälla om B
tillhör ett yttre magnetfält som uppvisar någon vinklad riktning mot Q:s
rörelseriktning (u=v·cosA° i PREFIXxSIN med A=0°
för v||B, analogt u=0). Med dessa klargöranden således
MAGNETISKA
KRAFTLAGEN i relaterad fysik enligt
F=BQu
med
u rätvinkligt B (och u mycket mindre än c).
—
Samma beskrivning kan komprimeras på en (med alla detaljer bekanta ytterst)
kort form som nedan:
— Om en elektrisk
laddning (Q) förflyttas (u) i samma riktning som riktningen hos ett yttre
B-fält, flyttas Q endast inom sin egen elektriska [»divergensiska»] längsprojektion [F/Qc=B]
och ingen växelverkan med B kan därför ske.
— För att en växelverkan
ska kunna ske, måste u [analogt
F/Qc=B-divergenserna i Q:s egen strömlängdsprojektion] ha någon
komponent riktad rätvinkligt det yttre B.
— Eftersom verkan således
endast beror av u rätvinkligt B gäller följaktligen formellt för kraftverkan
mellan Q och B magnetiska kraftlagen F=BQu.
DISKUSSION:
— Laddningssfärens yta (4πr²)
projicerad som CYLINDER ger BILDEN AV men inte effekten för en utsträckt
magnetisk fältvektor (med cylinderhöjden lika med sfärdiametern). Det
finns här veterligt ingen, sådan, motsvarande bildanalogi utanför den (idealt
sfäriska) elektriska laddningen. Den bildanalogin är helt unik för Q.
Magnetiska kraftens definitionsanalogi bygger helt på det unika
logoceptet, enligt ovanstående beskrivning. Genom att cylinderytan bara är en
annan form för den egentliga sfäriska laddningsytan (Q), blir motsvarande
B-form också en STATISK bild av Q-laddningens egenskap (Q-laddningens statiska
B-skalkraft), och vilken, som ovan, kan användas i den relaterbara härledning
till den egentliga magnetiska kraftverkan, och som bara kan observeras utanför
Q (magnetiska laddningsfältspotentialen).
— Hela framställningssättet med härledningen till
magnetiska kraftlagen F=BQu bygger alltså på en (avancerad) logoceptisk
analogi till de matematisk-fysikaliska egenskaperna i komplexet, så som här
beskrivet. Magnetiska fältriktningar avbildas ALLTID (från Kausalsambandet) såsom utgående in i det omgivande rummet rätvinkligt
Q (dess potentialbild i en g-punkt), medan »bildningskärnan», g-divergensen
där effekten verkställs som orsakspunkt och som ombesörjer motsvarande
kausalsambandets komplexa beskrivning av den magnetiska fältformens uppkomst,
ligger i Q-ytan. PÅ SÄTT OCH VIS, skulle man (då) kunna säga att det
LIKVÄL, sett i Q-kroppsytans historia, finns en B-effekt (verkan) »som följer
med Q hela tiden» — fast ändå inte eftersom alla B-bildningar från Q-rörelsen u
också LÄMNAR Q rätvinkligt u. Det är (den logoceptiska) sammansattheten.
Hur man än ser saken, i alla dess detaljer, finns alltså, och såvitt
välrelaterat, ingen möjlighet att missförstånd kan uppkomma. Eller rättare
sagt, ska inte kunna uppkomma: alla detaljer är, tydligen, väl
avgränsade i sina respektive domäner och inkräktar inte på varandras fysik.
VINJETTSAMBANDET Magnetiska Kraftlagen — hur sambanden
hänger ihop
Vinjettsamband — dB = µ·ds·I/4πr² magnetiska laddningsfältspotentialen VS/M²
Elektriska kraftlagen
F=RC(Q/r)² innehåller den fysikaliska storheten för magnetisk fältstyrka
B=F/Qc=R(Q/A); Då gäller också formellt
R(Q/A)=R(c/c)D=(R/c)(s/t)D=µsQ/tA=µsI/A
med A som elektriska laddningens idealt statiskt sfäriska laddningsfält med
sfärytan A=4πr². Därmed
B = µsI/4πr²
med differentieringen dB = µ·ds·I/4πr² samt, med PREFIXxSIN,
gånger sinb med tillägg av komponenter som avviker från strömriktningen.
Magnetiska
laddningsfältspotentialen — magnetmatematikens
absoluta grundform i relaterad fysik — skrivs också mera renodlat (för
utvecklingar) i Universums Historia i grundformen via strömlinjevinkeln (b)
genom differentialtransformationen i PREFIXxSIN (även utförligt i Fjärrverkan)
x/s = tanb; s = x/tanb; Med ds/db = Dn s = s’ ges
[grundderivator, se Bastablån]
ds = Dn s db =
Dn (x/tanb) db = (–x/cos²b) db; Med x/r = cosb , x²/r² = cos²b , r²/x² =
1/cos²b ges ds = (–x/cos²b) db = (–xr²/x²) db
= (–r²/x) db; Insättning i ds/4πr²
ger
ds/4πr² = (–r²/x) db/4πr²
= (–)db/4πx. Frånsett minustecknet således
illustrationens sambandsform
dB
= µ·ds·I/4πr² = µ·(I/4πx) sinb·db.
Mikrokomponenten (µ) framgår från Kausalsambandet (kort sammanställt nedan), ursprungligen med magnetismen från
elektriska konstanten
↔Rc = ↨R’(c–u) =
1/ε = ↨Rmaxç0, med ↨Rmax som R i ovanstående B=R(Q/A); Med reduktionssubstitutionen
R(ç/ç) ges nämnarreduktionen till bildningen av mikrokoefficienten (µ=R/c), och
täljarreduktionen som storhet för omvandlingen till ekvivalenta
laddningshastigheten (ç=s/t). Därmed
µ = ↨Rmax/ç0
Eftersom också elektriska konstantens
bevarande ansvarar för att
1/ε0=R0c0=↨Rmaxç0, som visar att
ε0–1ç0–1
= R0c0ç0–1 = ↨Rmax gäller också att
ε0–1ç0–2
= R0c0ç0–2 = ↨Rmaxç0–1
= µ
Därmed — då reduktionen ç i vilket fall är
försumbar mot c, och Rmax försumbart mot R0 — kan µ=R0c0ç0–2 förenklas med ç=c som ger
µ=µ0=R0/c0
= 1,25662 t6 VS/AM
Notera (således) i sträng mening, att ingen magnetism finns i
µ0. Se även i Magnetiska
Konstanten.
Vinjettsamband — ↔Rc =
↨R’(c–u) = 1/ε = ↨Rmaxç0
Centralledet i Kausalsambandet.
Mekanisk-Elektriska sambandet
Mekanisk-elektriska sambandet
Från BQ-FÖNSTRET vet vi (nu) att verkan av magnetismen tvingas närma sig noll när den mekaniska laddningshastigheten (v) närmar sig den lokala ljushastigheten (c). Utan att bry oss om någon djupare utläggning än så ( i det här skedet), kan vi anta den föreslagna linjära relationen för att, till att börja med, formulera ett generellt mera praktiskt inriktat uttryck för den magnetiska verkan med varierande v.
Den enkla linjära relationen, som
illustrerad ovan, antyder att det magnetiska sambandet skulle följa ett
B-beroende på en allmän reduktion genom
förhållandet (c–v)/c
enligt
B = B0(c–v)/c
B0 är det yttre fixa magnetiska fältet och B är hur B0 ses av laddningen som färdas med v genom B0. Vilket vill säga, med v=c ses B0 som ”0”.
Den mera praktiska magnetiska
kraftlagen skulle då ansluta sig till uttrycksformen
Fv=i=m = BQv · (c–v)/c
Fv=i=m = BQv · (1–v/c) ....... räknas
upp till v=c endast
På samma sätt får
vi spänningsformen (ledarlängden l här ersatt med s)
U = Bvs
· (1–v/c)
.................. inducerad
spänning i fritt rörlig ledare som badar i B
DEN FULLSTÄNDIGA MEKANISK-ELEKTRISKA SAMBANDSFORMEN
Hela den mekaniska-elektriska sambandsformen — mellan ledaren s med hastigheten v i ett yttre magnetfält B0 och den resulterande magnetiskt producerade laddningshastigheten u på Q i s genom en motsvarande Q-vakuumrelaterad accelerationsspänning [U=Bvs·(1–v/c)] — ges från den tidigare härledda
SAMBANDET FÖR LADDNINGSHASTIGHETEN u GENOM
ACCELERATIONSSPÄNNINGEN U
________________________
U accelerationspotentialen
Q laddningen, 1,602 t19 Coulomb
för the elektronmassan (e–)
m0 vilomassan för Q; 9,11 t31 KG
för e–
c divergensen i e-fältet, 2,99792458
T8 M/S
u hastigheten
för Q via U
Med U=Bvs skulle vi först få
__________________________
u = cÖ 1 – 1/[(BQvs/m0c2)
+ 1]2 .................... laddningshastigheten u via Bvs
Med förenklingen Qs/m0c2 = K, (CM/VC=M/V) ges
u = cÖ 1 – 1/[(BvK) + 1]2
Insättning av det mera praktiska B = B0(c–v)/c skulle då ge
u = cÖ 1 – 1/[(B0[c–v]vK/c)
+ 1]2 ; u = cÖ 1 – 1/[(B0[1–v/c]vK)
+ 1]2
K0 = B0K ;
u = cÖ 1 –
1/[K0v(1–v/c) + 1]2
Vänstra delen av illustrationen
nedan visar resultatet; med olika värden för K0 (från noll och uppåt obegränsat) ges
olika typkurvor som alla slutar på noll för u då v=c.
*cont. Mechanic-Electric Connection
u
enhet u&v T8 M/S
________________________
u =
cÖ 1 – 1/[K0v(1–v/c) + 1]2
........................... laddningshastigheten
u via v
Mekanisk-elektriska
sambandet i vakuum
K0 B0Qs/m0c2
B0 det yttre B-fältets styrka
Den svarta rotkurvan i grafen ovan är den föregående ”klassiska”
__________________________
u =
cÖ 1 – 1/[(BQvs/m0c2)
+ 1]2 ........................ laddningshastigheten u via Bvs
Den
är ”OK” i
början, men uppvisar ett växande fel med växande v.
KAUSALSAMBANDET visar att reduktionen är en funktion av v genom
vu= f (v).
Idealiserat som vu= v ger det en direkt proportionalitet ç=c–v. Oaktat problem i samband
med Q-ytan, har vi inte mycket annat att välja på i sökandet efter en orsak
till reduktionen ç=c–v. Det finns
tydligen ingen annan orsak till magnetismen än Q-rörelsen relativt en fix
gravitell referens, och den rörelsen regeras av v.
Detta innebär speciellt att användningen av
termen u i den speciella härledningen i kausalkopplingen i kausalsambandet är
överflödig: den magnetiska effekten vilar tydligen och enbart och direkt på v.
2002-04-07
[Fasta tillståndets fysik]
Magnetisk
och Elektrisk POLARISATION
Magnetisk och Elektrisk POLARISATION
I likhet
med de magnetiska egenskaperna hos materien [Se Allmänna teorin för
ferromagnetiska material i JÄRNKÄRNETRANSFORMATORN], uppträder
motsvarande elektriska parametrar. Den centrala förbindelsen i elektriciteten
är fältstyrkan X = Rc
· Q/A. Med (Rc)–1 = e0 och laddningstätheten D = Q/A gäller det att D
= e0X. Den följande korta översikten
förklarar detaljerna och korrespondenserna enligt relaterad fysik. Motsvarande
rent formella samband finns också (i trängre beskrivande mening) i den
konventionella litteraturen i ämnet, men begreppsgrunderna där har inte den här
framställningens referenser.
specifikt allmänt förklaring
B = µ0H + nµ0H B
= µs I/A relaterar
till strömtäthet och magnetisering
Pm PUNKTSTYRKA.
D = e0X + ne0X D
= Q/A relaterar till laddningstäthet
Pe elektrisk
PUNKTMÄTTNING.
jämför: p
= a m/A tryck (F/A)
mekanisk
PUNKTMÄTTNING.
Polarisationen Pm och Pe ansluter bägge till olika material
där n är multipliciteten eller konventionellt susceptibiliteten för basparametern. Det är den magnetiserande
kraften H för magnetismen och den elektrifierande kraften X för elektriciteten. Pm polariserar magnetiska dipoler, Pe polariserar elektriska dipoler. I gängse litteratur refereras den
numeriska faktorn (1+n) som den relativa permeabiliteten för
magnetismen och den dielektriska konstanten för elektriciteten.
I relaterade termer beskriver (1+n)
den relativa punktstyrkan eller magnetiska punktmättningen för
magnetiska fält och den relativa elektriska punktmättningen för
elektriska fält. I respekt till fri rymd, beskriver således bägge dessa termer
en egenskap av relativ mättning där n spänner från 0 och uppåt
obegränsat:
B = (1+n)µ0H = µrµ0H ............................ magnetiskt,
VS/M2
D = (1+n)e0X = ere0X ............................... elektrisk, C/M2
Multiplicitetsfaktorn
n kallas allmänt susceptibilitet. För fri rymd (vakuum) är den
noll. [Genom att testa olika material kan deras respektive polariserande
karaktär bestämmas kvantitativt].
Notera
att termen
µ0 är en förenkling från den mera komplexa aktuella rymdkompaktheten. I den kvalitativa magnetiska
fysiken är µ0 aldrig närvarande. Se även i kausalsambandet.
Sammanställd2002VII5 Chapter 2 in Related Physics
ALLMÄN TILLÄMPNING AV INDUKTION OCH MAGNETISM
ENERGIÖVERFÖRING
MELLAN SPOLAR
Allmän
beskrivning av transformator med järnkärna
Med föregående klargöranden
om induktionen och magnetismen kan vi nu få en perfekt förklaring till den
tidigare beskrivna principen i hur en transformator med järnkärna fungerar[Se Transformatorlagen
ENERGIÖVERFÖRING
MELLAN SPOLAR].
funktion
Betrakta en primär spole P med n
varv.
Den växande strömmen iP i
P skapar ett centralt tvärställt magnetiskt fält B.
Polarisationen får materialet att
ändra sina dimensioner. Det är känt som Den Magnetostriktiva Effekten (eng. The
Magnetostrictive Effect). Järn förlängs (upp till en viss gräns, därefter
förkortas), kobolt och nickel förkortas. I bägge fallen sker ändringarna
approximativt med bevarande av konstant volym[DANIELSON s74]. Som påpekades i
avsnittet om induktionen [RINGENS INRE SEKUNDÄRA INDUKTION]
påverkas inte centrum av den induktiva effekten från de överliggande spolarna.
Om B passerar genom
järn (Fe), polariseras (riktas) dess redan etablerade men slumpvis orienterade
atombundna FeiP-strömmar
av B. Denna polarisation resulterar tydligen i (makroskopiskt motsvarande)
stora kollektiva cirkulerande FeiP-strömmar
sekventiellt utmed strömändringslederna di/dt — och därigenom också med den påföljden att strömtrögheten överförs
från P till varje befintlig sekundär spole.
PRIMARY SECONDARY
En sekundär spole S
lindad på samma bärande järnkärna, kommer idealt att ta emot hela den induktiva
effekten använd för att bygga upp iP på di/dt.
När laddningarna i S-strömmen iS
börjar accelerera, förorsakar iS sin egen sekundära induktion uS.
Men denna sekundära induktion uS från iS
är samriktad med iP. Eller, med samma innebörd, uS
från iS är motsatt riktad sekundärinduktionen uP
från iP; induktionen uS
hindrar inte sin egen ”förälder” iP, utan matar den
[annars skulle effekten strypa sig själv, vilket skulle våldföra fysikens
principer].
Således avtar den
induktiva resistansen i P med växande iS:
ju mera uttag (output) från S, desto mera tillåter P sådana
uttag. P följer S i i. Ingen reglerande anordning typ
»volymratt» behövs för att säkerställa denna högeligen sofistikerade
automatiska reglering: den är som klippt och skuren för att hjälpa och
gynna människans elektrotekniska kultur. Vi får den helt gratis av
naturfysiken.
Begränsningar
Ju mera effekt som
tas ut från sekundärspolen, desto starkare kommer den att bidra till ett
motriktat B-fält. Med höga effekter (uttag) på bägge sidor kommer detta
uppenbarligen att leda till en kamp om B-fälten mellan spolarna — och som
därigenom skapar stora mängder värmeförluster.
[Bästa (mjukaste)
verkningssättet för en järnkärnetransformator är att aldrig använda mer än max
halva toppeffekten].
I järnytan (IiS)
där sekundärinduktionen från spolarna är starkast, påverkar både de primära och
de sekundära spolströmmarna laddningarnas rörelse i järnet och i en tvärställd
riktning gentemot de ideala järnströmmarna. I beskrivningen av situationen med
bara en ring som en spole som arbetar under ett di/dt, och i användningen av högerhandsregeln,
finner vi strax att järnändringarna tvingas avvika från områdena
(kontaktytorna) där spolringen finns. Denna sidoeffekt minskar den ideala
verkningsgraden (effektiviteten) hos järntransformatorn.
[I avancerade
industriella tillämpningar används tunna isolerade järnplåtar för att bygga en
motsvarande kompakt fullständig transformator med järnkärna; de inbördes
elektriskt isolerade plåtarna tjänar just till att reducera de oönskade
cirkulerande järnströmmarna, även benämnda s.k. virvelströmmar].
Allmänna teorin för ferromagnetiska material enligt relaterad fysik
MAGNETISMEN TEORI IN MODERN VETENSKAP OCH AKADEMI är som redan framskymtat i princip obefintlig.
Se Inledande citat.
Se Kärnmagnetiska momentet i modern teori.
Sett i det stora hela betyder det att också förklaringen generellt till alla teknisk-magnetiska tillämpningar innefattar grundliga (svåra) luckor. Den här framställningen är ägnad att försöka belysa dessa detaljer utifrån de helt annorlunda förutsättningarna i den relaterade fysikens horisont med strävan att uppdaga en mera uttömmande förklaring — utan varje form av oklarheter, luckor eller frågetecken.
Den relaterade fysikens teoretiska grund för magnetismens uppkomst i materien finns utförligt beskriven från Kärnmagnetiska momentet.
Eftersom atomkärnans härledning inte ingår i modern akademi, finns följaktligen heller ingen grundteori som kan beröra dess elementära magnetiska egenskaper — och därmed heller ingen teoretisk grund för materialmagnetismen: den framstår fortfarande (efter snart 200 år) som ”mystisk”.
Se Inledande citat.
DIA- PARA OCH FERROMAGNETISMENS EGENSKAPER enligt relaterad fysik, se från Kärnmagnetiska momentet, grundlägger helt naturligt förutsättningen för de mera allmänt redan välkända makroskopiskt observerade s.k. magnetiska domänerna i olika material, speciellt de s.k. ferromagnetiska grundämnena (järn, kobolt, nickel). Utan vidare utläggningar är det från denna grundform uppenbart att, beroende på olika omständigheter, grundämnesatomerna naturligt bildar olika typer av större områden med motsvarande cirkulerande elektronmassor. Den totala effekten av dessa inre cirkulerande strömmar blir naturligtvis en motsvarande påtaglig magnetism. Det är denna fenomengrund man utnyttjar rent tekniskt vid överföringen av elektrisk energi genom den förnämliga anordning som generellt kallas transformator och vars funktion här studeras och beskrivs mera ingående.
Som varje magnetisk
dipol i en materiell substans tillhör ett naturligt tillstånd i substansens kristallina
struktur, krävs ett visst arbete i varje ansats att försöka ändra dipolernas
orientering. Detta arbete motsvarar ett karaktäristisk vridande moment (eng.
torque) för varje individuell B-dipol. Sedan en sådan magnetisering
har inträffat, har substansen inträtt ett nytt tillstånd där magnituden för
dess totala B-fälts nya tillstånd också kommer att påverka varje vidare försök
att ändra dipolernas riktning.
För en spole som är
lindad på en viss materialkärna, realiseras den aktiva eller riktande magnetiserande kraften av den
tidigare härledda faktorn
H=I/2pr
Eftersom det krävs
ett arbete för att reorientera dipolerna i kärnan, kommer B-styrkan emellertid
INTE strikt att följa strömmens variationer di/dt. Sedan H har nått sin toppmagnitud, fortsätter den motsvarande
B-styrkan att hålla greppet kring kärnan — även sedan H börjat avta. Detta
kallas remanens. Med än mera avtagande H, börjar B komma igen blott så
småningom. Samma procedur upprepas sedan i andra änden från bottenvärdet för H.
Ytan av den så karaktäristiska så kallade hystereskurvan (av viss
tradition benämnd ”jungfrukurvan”) beskriver energin som krävs för att
ändra dipolernas orientering.
*cont.
Typisk magnetiseringskurva för ett ferromagnetiskt
material, idealiserat
KOERCIV
KRAFTYTA
Utgående från noll; Magnetiseringen B följer styrkan i H upp till mättnadspunkten
1. Med avtagande H kvarstår ett remanent B även då H når noll igen i punkt 2. B-nollan nås först i punkt 3.
I punkt 4 nås den omvända mättningen för B. Processen upprepas sedan genom punkterna 5-7
och 1-4 som H följer en periodisk di/dt-ändring. Kurvan kallas hysteres och delen av H som krävs för att
återställa B till noll kallas den koerciva delen av den magnetiserande
kraften.
En bred hysteres betyder
större energi för att omrikta materialdipolerna. Mjukt järn har smal hysteres
(små förluster) medan stål har en bred hysteres (stora förluster). För
permanentmagneter lämpar sig stål bättre än mjukt järn.
Dipolbindningens
styrka i kristallen beror på material.
B-styrkan genom
kärnan kan beskrivas som en sammansättning av
B=(R0c0/ç02)H
från en s.k.
luftlindad spole (ingen materiell kärna) och
B=(Rc/çm2)H
från det
magnetiserade materialet där reduktionen çm
är ett medelvärde. Med (R0c0/ç02) förenklat som tidigare av ç0=c0
och som ger
(R0c0/c02)=R0/c0=µ0, [se KAUSALSAMBANDET] blir den totala ordningen
för magnetiska fältstyrkan det förenklade
B = µ0H
+ mµ0H
B = (1+m)µ0H
m-faktorn relaterar den relativa
multipliciteten för fria rymdens reduktion
(förenklad som µ0). Som m
måste relateras 0 för fri rymd, kan vi relatera
(1+m)=(Rc/çm2)(R0/c0)–1
i respekt till det aktuella materialet. m-faktorn kallas susceptibilitet
(se utförligt i MAGNETISK
OCH ELEKTRISK POLARISATION). Den kan vara både positiv (som
ger B) och negativ (som tar B) beroende på hur materialet reagerar på ett yttre
H.
Tabellen nedan
visar m för några substanser (tn for 10–n).
material m
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
vakuum ..................................... 0
luft ............................................. +4
t7
vatten (H2O) ............................. –9 t5
koppar (Cu)
................................ –1 t5
aluminium (Al)
............................ +2,1
t5
järn, kobolt, nickel (Fe, Co, Ni) ..... +(200 -
100 000)
I gängse litteratur
refereras stundtals (1+m)-faktorn som den relativa permeabiliteten
betecknad µr. Det allmänna uttrycket för B blir då
B = µrµ0H ......................... allmänna B-styrkan genom ett medium,
VS/M2
µr
....................................... (1+m), dimensionslös, 0 till
oändligt
*cont.
DIA, PARA OCH FERROMAGNETISKA ELEMENT
[ref. FOCUS
M 1975 s235, Encarta 99]
Se även DIA- PARA- OCH FERROMAGNETISMEN ENLIGT RELATERAD FYSIK.
Med hänsyn till m-faktorn
och den magnetiserande kraften H, kan alla material (elementärt alla
grundämnen) ordnas i tre huvudgrupper. Dessa material uppvisar följande
karaktäristiska egenskaper.
magnetisk materialkaraktäristik
GRUPP m förekomst, alla grundämnen med
diamagnetism svag
negativ individuella noll
atomära B-moment
paramagnetism svag positiv individuella icke-noll atomära
B-moment
ferromagnetism stark positiv kollektiva icke-noll atomära B-moment
De mest prominenta
(framträdande, utstående) av de ferromagnetiska grundämnena är
järn, kobolt, och nickel (Fe, Co och
Ni).
Grundämnenas allmänna magnetiska egenskaper
ÖVERGÅNGSELEMENTEN
TRE SPECIELLA
GRUPPER Grundämnen med atomnumren
21-30 koppargruppen
39-48 silvergruppen
57-80 guldgruppen
uppvisar egenskapen att vara s.k. elektrondonatorer: förmågan att dela på respektive grundämnesatoms yttersta s.k. valenselektroner.
Alla
dessa 44 grundämnen har — enligt kärnmatrisiska algoritmen i Periodiska
Systemet från Keplerresonanserna — två yttre valenselektroner
i sin atoms yttersta skal. [Det är nämligen inte alla (traditionella) tabeller
över grundämnenas elektronkonfigurationer som uppvisar analoga konfigurationer:
Det skiljer sig (något) mellan olika källverk].
Se utförligt i Periodiska systemet.
ENCARTA99 skriver
på artikeln Transition Elements
”The
transition elements are commonly defined as the 30 elements with atomic numbers 21 to 30, 39 to 48, and 57 to 80.”.
ENCARTA99 Transition
Elements
Min
översättning:
Övergångselementen
definieras allmänt som de 30 grundämnen med atomnumren 21 till 30, 39 till 48
och 57 till 80.
NOTERING
TILL ENCARTACITATET: Antalet 21-30 är 10, 39-48 också 10, 71-80 också 10;
därutöver finns 14 från 57-70.
Totalt
blir det 30+14=44 grundämnen. Inte 30 som citatet påstår.
Vi
kan se anledningen till felet: I 32-bitars systemet (illustrationen ovan)
framträder de 44 grundämnena tydligt i övergångselementen — medan bara de tre
gånger tio rutorna syns i den traditionella oktala uppställningen.
ÖVERGÅNGSELEMENTEN
[2001-11-07]
Den speciella
anledningen varför bara vissa grundämnen uppvisa ferromagnetiska egenskaper
reflekteras delvis i elektronkonfigurationen för grundämnenas struktur — med elektronmassorna
som arvtagarna till en viss partikulärt nukleär strukturell komposition,
se från Kärnmagnetiska momentet.
Den avgörande
ledtråden till detta beteende ser ut att vara förmågan hos en atomart att dela
på elektronmassorna mellan grupper av atomer. Denna egenskap tillåter
(nämligen) de fritt rörliga elektronmassorna att färdas i stora kollektiva
leder bestämda av den aktuella kopplingen atom-atom (cirkulär, spiral, och andra
typer). Varje sådan atomgrupp kan kallas en domän: domänen har en
egen karaktäristisk magnetisk dipol grundad på medelvärdet av alla ingående
atomindividers bidrag med de
cirkulerande elektronmassorna.
I Periodiska systemet finns tre grupper som bildar en sådan speciell mobil s.k. valens av elektroner. Grundämnena i de tre grupperna tillsammans kallas för ÖVERGÅNGSELEMENTEN (eng. transition elements), och alla klassificeras som metaller. Var och en av dessa tre grupper kännetecknas av en berömd representant som vi alla känner: Koppar, Silver och Guld, eller de s.k. myntmetallerna. Grundämnena i de tre grupperna anges i ovanstående illustration från periodiska systemets 32-bitarssystem. Uppställningen nedan anger de 44 grundämnens namn och atomnummer i respektive grupp.
Övergångselementen
i de tre grupperna är:
Koppargruppen:
Skandium
|Sc 21| · Titan |Ti 22| · Vanadin |V 23| · Krom |Cr 24| · Magnesium |Mn 25| ·
Järn |Fe 26| · Kobolt |Co 27| · Nickel |Ni 28| · Koppar |Cu 29| · Zink |Zn 30|
Silvergruppen:
Yttrium
|Y 39| · Zirkonium |Zr 40| · Niob |Nb 41| · Molybden |Mo 42| · Teknetium |Tc
43| · Rutenium |Ru 44| · Rhodium |Rh 45| · Palladium |Pd 46| · Silver |Ag 47| · Kadmium |Cd 48|
Guldgruppen:
Lantan
|La 57| · Cerium |Ce 58| · Praseodym |Pr 59| · Neodym |Nd 60| · Prometium |Pm
61| · Samarium |Sm 62| · Europium |Eu 63| · Gadolinium |Gd 64| · Terbium |Tb
65| · Dysprosium |Dy 66| · Holmium |Ho 67| · Erbium |Er 68| · Tulium |Tu · även Tm 69| · Ytterbium |Yb 70| ·
Lutetium |Lu 71| · Hafnium |Hf 72| · Tantal |Ta 73| · Volfram |W 74| · Rhenium
|Re 75| · Osmium |Os 76| · Iridium |Ir 77| · Platina |Pt 78| · Guld |Au 79| · Kvicksilver |Hg 80|
Grundämnen med
inre kollektiva strömmar
Karaktäristiskt för
alla goda elektriska ledare (metallerna) är deras allmänna förmåga att dela på
så kallade valenselektroner. Dessa kan delas av alla atomer i metallen,
vilket formar långa strömled med elektriska laddningar som vi använder i alla
möjliga tekniska och praktiska tillämpningar. De förnämsta elektriska
ledarmaterialen är (i tur och ordning) Silver (Ag), Koppar (Cu), Guld (Au) och
Aluminium (Al).
Men det finns också
andra metaller som har den karaktäristiska egenskapen att vara så kallade elektrondonatorer.
Dessa material är samlade i det nyligen nämnda block av naturliga grundämnen
som kallas övergångselement. De har ett totalt valenstal
(elektrontillgänglighetstal) på 0-8.
En av de mest
centrala grundämnena av dessa — vid sidan av Kobolt (Co 27) och Nickel (Ni 28)
— är Järn (Fe 26). Dess naturliga
kristall (kubisk) innefattar små domäner där grupper av atomer delar på samma
cirkulerande elektronströmmar, och som enligt relaterad fysik ytterst
återfaller på atomkärnans byggnad genom Kärnmagnetiska momentet.
Om inte
magnetiserade, pekar de olika magnetiskt orienterade domänerna åt godtyckliga
håll. Därmed blir det totala magnetiska fältet från en järnbit relativt svagt. Bara
genom att skaka eller stöta försiktigt på järnbiten kan man få dess domäner att
rikta in sig efter ett yttre B-fält, t.ex. det naturliga från Jordkroppens egen
magnetism. En mera direkt metod är att linda isolerad koppartråd kring
järnbiten och sända en kort ström genom den, vilket också ställer in järnbitens
magnetiska domäner likformigt och därmed ger ett betydligt starkare B-fält.
Ju flera
atomgrupper som på så sätt polariseras (riktas), desto mera kommer materialet
att bidra med cirkulerande elektronmassor som ansluter till det kollektiva
strömbeteendet. Därigenom kan det totalt genomgående magnetiska fältet hos en
magnetiserad järnstav göras ”synligt” genom att förmås uppvisa ett (mycket)
starkt B-fält.
DIFFERENTIALTRANSFORMATION:
Glöm inte av det enkla d[ · ]
= Dn [ · ] dx
En stor del
av integralkalkylen handlar STUNDTALS om att transformera differentialer.
Alltså motsvarande integrationskonstanter
(vanligen dx, denna typterm saknar veterligt explicit benämning i
konventionen, erinra f.ö. att ”integrationskonstant”
i konventionen betyder något helt annat).
Transformationen av
integrationskonstanter görs på det allra enklaste med ovanstående grundform i
minnet;
differentialen
till[ · ] = Derivatan till[
· ] dx
Eller analogt via
den mera rudimentära basformen
y’ = dy/dx = Dn y
Det krävs dock att man har tillgång till en motsvarande Grundtablån i Formlagarna för att kunna lösa transformerna, samt att man förstår deriveringens grunder (se från Nollformsalgebran).
Först med en mera ingående erfarenhet av deriveringstekniken ger sig också de olika typer av differentialtransformationer som kan komma ifråga; Dessa kan (verkligen) ibland vara nog så luriga att lösa. GRUNDLÄGGANDE UTVECKLINGSEXEMPEL som visar hur derivering, och därmed differentiering, fungerar ges i matematikdelen i UTVECKLINGSEXEMPEL. Ett par exempel i detta dokument om magnetismen utnyttjar differentialtransformationer (av enklare typ)
För att
integrera dBP över vinkeln b måste vi först anpassa …
Som
cirkelbågen i radianer b är b = s/x, får vi differentialtransformationen db=d(s/x)=ds/x …
och som kan användas som studieexempel, men dessa är här inte explicit framställda i syfte att belysa integralkalkylens metod utan snarare dess resultat.
END magnetismen.
*
Magnetismen
innehåll: SÖK äMNESORD på denna sida Ctrl+F · sök ämnesord överallt i SAKREGISTER
Induktionen
ämnesrubriker
innehåll
magnetiserande kraften
I — allmän beteckning
magnetiserande
kraften II — Q-skivans princip
magnetiska kraftlagen F = BQv
särskild referens
TEKNISK ELEKTRICITETSLÄRA E. Danielson Gleerups Lund 1965
magnetostriktion (för ev. vidare)
Senast uppdaterade version: 2024-09-09
*END.
Stavningskontrollerat
2008-06-08
rester
*
åter till portalsidan
· portalsidan är
www.UniversumsHistoria.se
PNG-justerad 2011-08-25
åter till portalsidan
· portalsidan är
www.UniversumsHistoria.se