Электрические генераторы
6.1. Процессы взаимодействия элементарных частиц в проводнике при генерации
электрического тока
Электричество – один из самых удобных для использования человеком видов энергии. Поэтому электрической энергии – особое внимание. Однако на выработку электрической энергии затрачивается примерно в 3…4 раза больше исходной энергии, чем на тепловую или механическую. Это объясняется наличием преобразователей одного вида энергии в другой, которые работают по традиционным термодинамическим циклам с коэффициентом полезного действия (КПД) меньше единицы и – не выше КПД цикла Карно. Наша задача по возможности исключить преобразователи – получать электроэнергию непосредственно из источника, причем в качестве источника использовать естественные вещества (воздух, воду) или поля (магнитное поле Земли…).
Напомним суть различия между электрическим током, световым потоком и магнитным потоком, которые имеют одну основу – это движение мелких элементарных частиц – электрино. Электрический ток – это движение частиц по спиральной траектории вокруг проводника с заходом в него. Световой поток – это движение частиц по полукруговым орбитам вокруг электронного луча. Магнитный поток – это «прямой» поток частиц по магнитным силовым линиям, которые и являются их траекториями.
Представим /4/, что силовые линии на северном полюсе постоянного магнита выходят вертикально вверх, поверхность полюса – горизонтальна, проводник бесконечной длины расположен горизонтально над поверхностью полюса параллельно его крайней грани. На некотором малом расстоянии от магнита проводник, вернее его отрицательный избыточный заряд, будет оказывать возмущающее действие на траектории электрино. Поскольку электрино будут притягиваться проводником, то их траектории будут заворачиваться на проводник. Чем выше потенциал проводника, тем с большего расстояния начинается переход электрино на проводник. То есть в проводнике, как говорят, индуцируется ток. Как видно, физическая суть индукции состоит в переходе электрино на проводник. Пусть проводник находится на таком расстоянии, что на проводник заворачивается только первый (от грани полюса) ряд траекторий – магнитных силовых линий. При этом ясно, что траектории электрино заворачивают над проводником, так как заворачивать в противоположном направлении им мешает весь поток электрино из полюса. Если вдвинем дальше проводник в поток электрино, то в одной плоскости вокруг проводника уже будет обращаться не одна силовая линия, а две, три и более, образующие пакет траекторий. Число пакетов определяется размером и числом межатомных каналов на длине грани полюса. По каждой траектории след в след обращаются большое число электрино. Цифры имеются в первой части настоящей книги.
Одновременно с началом формирования вихря между электрино соседних пакетов формируется сила взаимного отталкивания, которая сообщает вихрю поступательное движение по винтовой траектории в обе стороны от магнита вдоль проводника, то есть поступательное движение будет противоположным, а вращательное – в одну сторону. Как видно, на проводнике уже имеет место э. д.с., так как ток течет и имеется напряжение между двумя точками проводника. Система токов в бесконечном проводнике над плоскостью полюса магнита сохраняется неравновесной сколь угодно долго, так как постоянный магнит является концентратором магнитного поля Земли.
Если взять конечный проводник и замкнуть его, то столкнутся два встречных вихревых потока, продольные силы компенсируют друг друга и сформируется стоячий вихрь. Если наклонить неподвижный проводник относительно силовых линий, чтобы на одном его конце число (концентрация) силовых линий была больше, чем на другом, то ток станет однонаправленным. С одной стороны проводника – фронтальной – которой мы его вдвигали в магнитный поток, концентрация силовых линий будет больше, а с тыльной – меньше, так как силовые линии магнита будут отодвинуты и даже завернуты на проводник встречной частью траекторий пакетов вихря электрино. Эта разность давлений будет выталкивать проводник из магнитного потока навстречу его вдвиганию. Эта же сила будет действовать как сопротивление на проводник, движущийся в магнитном поле и пересекающий магнитные силовые линии. Вот физическая суть правил Ленца и Лоренца, установленных экспериментально и не имевших физического толкования.
Если проследить вращение рамки из проводника между северным и южным полюсом магнита, то направление (поступательного движения) тока в ней будет постоянным, но дважды меняется направление вращения тока. Если этот ток снять с помощью коллектора, то из-за разнонаправленного вращения он будет восприниматься как "положительный" и "отрицательный".
В случае избытка мощности невостребованная потребителем мощность (ток электрино) возвращается к генератору в виде реактивного тока – встречного вихря, располагающегося над прямым. Естественно, что встречный вихрь ослабляет прямой и ухудшает показатели генератора.