EMF and CURRENT

 ЭДС и ТОК в проводнике.   In English

Такой интересный момент (что есть СИЛА ТОКА), мы рассмотрим в данной статье. Мы знаем что существует закон Ома, который  разделяет понятия на составляющие в электрическом контуре.

Закон Ома — эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника (или электрического напряжения) с силой тока, протекающего в проводнике, и сопротивлением проводника. Установлен Георгом Омом в 1826 году (опубликован в 1827 году) и назван в его честь.  

В своей работе Ом записал закон в следующем виде:  

Х=a /(b +l)     (1)

где:

X — показания гальванометра (в современных обозначениях, сила тока I, в Амперах); a — величина, характеризующая свойства источника напряжения, постоянная в широких пределах и не зависящая от величины тока (в современной терминологии, электродвижущая сила (ЭДС) ε); l — величина, определяемая длиной соединяющих проводов (в современных представлениях соответствует сопротивлению внешней цепи R); b — параметр, характеризующий свойства всей электрической установки (в современных представлениях, параметр, в котором можно усмотреть учёт внутреннего сопротивления источника тока r).

Формула (1) при использовании современных терминов выражает закон Ома для полной цепи:

I =  ε / (R+r)           (2)

где:

ε — ЭДС источника напряжения, В; I — сила тока в цепи, А; R — сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом; r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.

Из закона Ома для полной цепи вытекают следующие следствия:

при r << R сила тока в цепи обратно пропорциональна её сопротивлению, а сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения;

при r >>R сила тока не зависит от свойств внешней цепи (от величины нагрузки), и источник может быть назван источником тока. 

Часто выражение

U = IR,            (3)

где: U  - есть  приложенное напряжение, или падение напряжения (или, что то же, разность потенциалов между началом и концом участка проводника), тоже называют «законом Ома». 

При анализе электрических схем три эквивалентных выражения закона Ома используются как взаимозаменяемые:    I=U/R или U=I*R или R=U/I  

Таким образом, электродвижущая сила   E  в замкнутой цепи, по которой течёт ток в соответствии с (2) и (3) равняется:

E = Ir + IR = U(r) + U(R)   (4)

То есть сумма падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока и на внешней цепи равна ЭДС источника. Последний член в этом равенстве специалисты называют «напряжением на зажимах», поскольку именно его показывает вольтметр, измеряющий напряжение источника между началом и концом присоединённой к нему замкнутой цепи. В таком случае оно всегда меньше ЭДС.

К другой записи формулы (3), а именно:

I = U / R       (5)

применима другая формулировка:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

В то же время закон Ома утверждает, что R в этом отношении является постоянным и не зависит от тока. Закон Ома — это эмпирическое соотношение, точно определяющее проводимость подавляющего большинства электропроводящих материалов при многих порядках величины тока.

Сила тока, также просто ток — скалярная физическая величина, равная отношению электрического заряда dQ, прошедшего через определённую поверхность за бесконечно малый промежуток времени dt, к длительности этого промежутка:

I = dQ / dt      (6)

В качестве поверхности обычно рассматривается сечение проводника.

Выбор буквенного обозначения I, i  соответствует французскому названию величины (фр. intensité du courant); реже используется символ J.

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (обозначение: А), ампер является одной из семи основных единиц СИ [ 1 А = 1 Кл/с ].

Понятие силы тока широко используется в задачах электротехники и схемотехники. Величина I входит в закон Ома для участка цепи 

I = U/R (5).

Несмотря на наличие слова «сила» в наименовании понятия, сила тока не является силой ни по смыслу, ни по размерности.  Идем далее

Закон Ампера — один из важнейших и полезнейших законов в электротехнике, без которого немыслим научно-технический прогресс. Этот закон был впервые сформулирован в 1820 году Андре Мари Ампером. Из него следует, что два расположенные параллельно проводника, по которым проходит электрический ток, притягиваются, если направления токов совпадают, а если ток течёт в противоположных направлениях, то проводники отталкиваются. Взаимодействие здесь происходит посредством магнитного поля, которое перманентно возникает при движении заряженных частиц. Математически закон Ампера в простой форме выглядит так:

F = BILsinα,   (7)

где: F — это сила Ампера (сила, с которой проводники отталкиваются или притягиваются), где B — магнитная индукция; I — сила тока; L — длина проводника; α — угол между направлением тока и направлением магнитной индукции.

С этого момента мы попадаем в одну интересную деталь, у нас появляется Магнитная индукция вокруг проводника В будем ее обозначать [ Bi ]. 

Вернемся еще раз к понятию силы тока: ССЫЛКА ИСТОЧНИКА (не научный контент, энергетика, энергетики с абстракциями не работают)

Сила тока — это скорость, с которой электроны проходят через определенную точку в замкнутой электрической цепи (2)(6). 

Если все максимально упростить, СИЛА ТОКА = РАСХОД.

Ампер или А — это международная единица измерения силы тока. Он обозначает количество электронов (иногда именуемых «электрическим зарядом»), которое проходит через определенную точку в цепи за определенное время.

Ток силой 1 ампер означает, что 1 кулон электронов — то есть 6,24 миллиарда миллиардов (6,24 x 1018) электронов — проходит через одну точку в цепи за 1 секунду. Расчет аналогичен измерению расхода воды: сколько галлонов проходит через одну точку в трубе за 1 минуту (галлоны в минуту или галлон/мин).

Электрический потенциал "перемещается" от большего значения  к меньшему, а сила тока направлена от меньшего потенциала к большему.  При этом данное действие официальная наука относит к перемещению элементарных заряженных частиц  - электронов: от  - к +.    Электрический же потенциал поля "движется" от  + к -. Что там движется? протоны, или что иное не понятно. Факт один при включении источника электрического поля через нагрузку Разность потенциалов измеряемых в вольтах убывает, а нагрузка получает ТОК или точнее СИЛУ ТОКА. При этом сила тока появляется за счет падения напряжения Ui, которое рассчитывается по формуле.

Ui = IR  (8)

Таким образом если в цепи есть СИЛА ТОКА  (I) то уже  напряжение в контуре будет измеряется  с учетом данного падения (Ui). На рисунке  (U1) с учетом падения.  Падение напряжения в замкнутом контуре нужно рассчитывать по полной формуле:

Ui = I(R+r)  (9)

Действующее напряжение в цепи U1 получается из выражения:  U1 = E - Ui, или также можно выразить напряжение падения в цепи через выражение:    

               Ui = E - U1  (10)

Запишем полное выражение силы тока в контуре 

          I = (E - U1) / (R+r)  (9)

Таким образом наличие СИЛЫ ТОКА в электрической цепи (контуре) является преобразованием ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ источника в СИЛУ ТОКА. Кулонами мы измеряем как раз количество электричества или электрическую емкость источника. Работа восполнения ЭДС в аккумуляторе объясняется работой сторонней ЭДС. Аккумулятор это накопитель преобразователь. В процессе электрохимической реакции в электролите, соблюдается условие поддержания ЭДС, для выполнения  формирования силы тока, выражение примет вид:

 I = ((E+Естор )- U1) / (R+r)  (10)

Эффективнее это рассмотреть  на примере электрического неполярного конденсатора. Электрическая ёмкость уединенного проводника или конденсатора определяется соотношением

С = q / φ, (11) или  C = q / U,  (12)

где: φ – потенциал уединённого проводника; U – разность потенциалов между пластинами конденсатора; q – заряд проводника или конденсатора.

При сообщении проводнику заряда, на его поверхности появляется потенциал φ. Но если этот же заряд сообщить другому проводнику, то потенциал будет другой. Это зависит от геометрических параметров проводника. Но в любом случае, потенциал φ пропорционален заряду q.

q = Cφ  (13)

Коэффициент пропорциональности называют электроемкостью – физическая величина, численно равна заряду, который необходимо сообщить проводнику для того, чтобы изменить его потенциал на единицу.  Единица измерения емкости в СИ – фарада 1 Ф = 1Кл / 1В

Электроемкость плоского конденсатора равна

C = (ε*ε0*S) / d, (14)

где: ε;ε0 диэлектрические проницаемости диэлектрика и воздуха; S – площадь каждой пластины конденсатора; d – расстояние между пластинами.  

Энергия электрического поля заряженного конденсатора равна

W = qU/2 = CU^2 / 2 = q^2/2C (15)

где:  q – заряд конденсатора; U – разность потенциалов его обкладок; С – электрическая емкость конденсатора.

Объемная плотность энергии  электростатического поля равна

ω = 1/2 εε0E^2 = 1/2ED (16)

где E и D – напряженность и смещение электростатического поля, находящегося в среде с диэлектрической проницаемостью ε.

Мы видим, что емкость электрического поля это количественный показатель способности разрядится через проводник  [1 Ф = 1Кл / 1В].  Сила тока  это движение электрического поля через проводник [ 1 А = 1 Кл/с ].  Вопрос остается только к самому процессу причинно-следственных связей этого действия.  

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ (электростатическое поле), область вокруг электрического заряда, в которой на каждую заряженную частицу действует некоторая сила. Объект с противоположным зарядом испытывает силу притяжения. Объект, имеющий такой же заряд, как и окружающее его поле, испытывает отталкивающее воздействие. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

Физика зафиксировала, что поле это некая силовая субстанция, которая статична но в тоже время воздействует на объекты  (взаимодействует с объектами) имеющими степень электрической заряженности.  Хорошо а что происходит с электрическим полем конденсатора который своими выводами электродами замкнут в электрическую цепь с лампочкой?  СТАТИКА это свойство без движения, то Сила тока это как раз движение электричества через поверхность проводника. Именно через поверхность, а не через сечение. Электрическое поле не проникает в проводник.

Диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая постоянная или абсолютная диэлектрическая проницаемость) ε описывает способность материала к поляризации электрическими полями и определяется следующим образом: ε = εr * ε0 . Здесь εr — относительная проницаемость, а ε0 — электрическая постоянная (или диэлектрическая проницаемость вакуума). Особую роль играет диэлектрическая проницаемость вакуума (также называемая проницаемостью вакуума). Диэлектрическая проницаемость вакуума ε0 имеет значение 8,85418781762039 * 10^(-12) или 8.85 * 10^(-12), что более практично для расчетов. Единицей измерения константы является [ Ф·м−1 ] или если выражать через основные единицы СИ [ м−3·кг−1·с4·А2 ].  Справедливости ради относительная диэлектрическая проницаемость меди εr =5,6,  применяя формулу  ε = εr * ε0, можем получить  относительную диэлектрическою проницаемость. (Вещество /εr : Вакуум /1; Гелий / 1,000065; Медь / 5,6; Воздух (сухой) / 1,00059; Метанол / 32,6; Бумага / 1 – 4: Вода ( 20°C, 0 — 3 ГГц ) / 80; Вода ( 0°C, 0 — 1 ГГц ) / 88.)  

Главное, что диэлектрическая проницаемость это способность к поляризации электрических потенциалов.  Второй немаловажный вопрос, это способность удерживать данную поляризацию. К сожалению я не нашел ни каких данных по этому вопросу.  Есть только точные данные что к примеру заряд в конденсаторе удерживается в диэлектрике, а в/на проводнике  пластин конденсатора он не удерживается и не хранится.  Где хранится заряд в конденсаторе?  Более точно все описано в Теореме Гаусса для напряженности электростатического поля.

В любом случае непонятно, что является катализатором, чтобы "Кулоны" электрического статического поля, в поляризованном состоянии, начали движение  по поверхности или сечению проводника. Современная теория с электронами и прочими частицами не выдерживает ни какой критики, почему?

Как ни странно у меня возникли  сомнения, Закон Ома это эмпирически обоснованный закон взаимодействий. В нем понятие электрическое напряжение [U] (разность электрических потенциалов поля) и Сила тока [I] выведены в четкую суперпозицию.  

Электрическая система измерений и Магнитная система измерений. 

В электрических измерениях используются основные единицы системы СИ:

• Напряжение [U - вольт (В, V)],
• Сопротивление [R - ом (Ом)],
• Ёмкость [C - фарада (Ф/ F)],
• Индуктивность [L - генри (Г, H)],
• Сила электрического тока [ I - ампер (А)]
• и время [t - секунда (с,s)].

Сведем в одну таблицу основные характеристики Магнитного поля.

Наименование	Обозначение	СИ	СГС
Магнитная индукция	В	Тл (Н/А*м)	Гс
Напряженность магнитного поля	Н	А/м	Э
Магнитная постоянная	μ0	Н/А2; Ф/м	1
Поток магнитной индукции	ФB	Вб (Тл*м2)	Мкс

Почему у меня возникли сомнения? Очень просто. В  обеих системах есть такой элемент измерения  как - Ампер, я его специально выделил.

Официальная концепция Силы Ампера, это упорядоченное движение заряженных частиц (или отрицательных электронов) в сечении проводника.

Вопрос возникает очень простой как данное утверждение проявляется на практике? Что является итоговым результатом?

Самое интересное, что только один результат, который можно отнести к данному явлению - СИЛА ТОКА - это вихревое магнитное поле вокруг проводника.  

Возьмем обычное объяснение что такое 1 кулон  и т.д.

1 Кулон - это количество заряда [q], прошедшего через поперечное сечение проводника [s], при силе тока [I] 1 А за время [t] 1 с,  или Cила тока 1А = 1 Кулон за 1 с.

Данное действие так же связано с 1 вольтом.  По определению, разница в электрическом потенциале между двумя точками [U] равна 1 вольту, если для перемещения заряда [q] в 1 кулон из одной точки в другую, необходимо проделать работу [A] в 1 джоуль.

1 Вольт также равен электрическому напряжению [U], которое индуцирует постоянный ток [I] в 1 ампер при мощности [P] 1 ватт в электрической цепи.

Следующее выражение относится к Закону электромагнитной индукции [E = - dФ/dt]:  по определению, изменение магнитного потока через замкнутый контур со скоростью один Вебер в секунду [dФ/dt] индуцирует ЭДС [E]в этой цепи, равную одному 1 вольту. Измерение в вольтах относится к разности электрических потенциалов. 

Все это порочный круг и логические цепочки от науки, якобы определяющие, что Ампер - это единица измерения силы электрического тока, как движение электрически заряженных частиц.

В тоже время, якобы движущийся поток частиц в проводнике, создает магнитное вихревое поле вокруг этого проводника. Если цепь не замкнута, то разность электрических потенциалов может быть измерена в любом месте соединительного провода от источника, до места размыкания. Какой такой электрический заряд перемещается по данному проводнику не совершая работы до места разрыва. Если вы поставите несколько резисторов,  которые к отрицательному электроду  источника будут не подключены, на каждом из соединений при измерении, получим разное значение электрического потенциала. Возразите, что  через  измеряемую цепь  замкнут сам измеритель. Согласен но в любом случае перенос потенциала до точки измерения, не совершает работы, который обусловлен выражением:

1 Вольт также равен электрическому напряжению [U], которое индуцирует постоянный ток [I] в 1 ампер при мощности [P] 1 ватт в электрической цепи.

Если вы скажете что нужно понимать физическую суть процесса лучше не говорите. Если в концепции есть исключения, она ошибочна.  Таким образом возникает двойной смысл в понимании постулатов, а именно это недопустимо.

Идем далее, как выражается действие силы тока в физических явлениях. Первое это нагрев проводника, второе создание магнитного вихревого поля вокруг проводника. Третье создание плазменного промежутка  между электродами в момент работы цепи (сварочный аппарат для постоянного тока). Что такое искра или дуга:

Электрическая искра - это внезапный электрический разряд, который возникает, когда достаточно сильное электрическое поле создает ионизированный электропроводящий канал через нормально изолирующую среду, часто воздух или другие газы или газовые смеси. 

Электрическая дуга (во́льтова дуга́, дугово́й разря́д) — один из видов электрического разряда в газе.

Если следовать логике это встречный поток отрицательных электронов и положительных (протонов, дырок или еще чего наука так и не смогла ответить) в газовой среде. Вопрос возникает очень большой к данному ляпу. Первое электропроводимость, второе к силе тока в самой искре или дуге.  Но как же быть с проводимостью, сопротивлением контура. Рассмотрим две позиции воздушный зазор и рассчитаем  сопротивление участка, но сначала выясним что такое сопротивление:

Если для участка цепи выполняется закон Ома, то коэффициент пропорциональности между приложенным напряжением и силой тока (U = IR) называется электрическим сопротивлением участка. Электрическое сопротивление зависит от материала проводника, его формы и размеров. Единицей измерения электрического сопротивления в Международной системе единиц СИ является Ом - сопротивление участка проводника, в котором, при напряжении в 1 Вольт возникает электрический ток силой 1 Ампер:

[1 Ом] = [1 В]/[1 А] .

Электропроводящие свойства веществ характеризуются их удельным электрически сопротивлением ρ. Из формулы следует, что размерностью удельного электрического сопротивления является [ρ] = [R]·[S]/[l] = Ом·м. Величины удельных сопротивлений различных веществ чаще всего определяются экспериментально и приводятся в физических справочниках. Для различных веществ удельное электрическое сопротивление может изменяться в очень широких пределах. Так среди чистых металлов наилучшими проводниками являются серебро (ρ ≈ 1,6·10^-8 Ом·м), медь (ρ ≈ 1,7·10^-8 Ом·м), алюминий (ρ ≈ 2,8·10^-8 Ом·м). В некоторых приборах (например, электронагревательных) используются сплавы, обладающие гораздо большим удельным сопротивлением, например, нихром (ρ ≈ 1,1·10^-6 Ом·м). Строго говоря, между проводниками и изоляторами нет резкой грани, все вещества (в том числе и те которые относятся к изоляторам) в той или иной степени проводят электрический ток. Для изоляторов удельной электрическое сопротивление велико, например, для различных типов стекол удельное электрическое сопротивление лежит в пределах ρ ≈ 10⁹ - 10¹³ Ом·м , для воздуха ρ ≈ 10¹⁵ - 10¹⁸ Ом·м.

Можем к примеру рассчитать сопротивление зазора в 1 мм (0,001 м) между концами медного провода диаметром 1 мм.  (S = 0,000001 m²)

Формула тут совсем простая R = ρ*l/S, где l и S соответственно длина и площадь сечения проводника, а ρ - удельное сопротивление воздуха, возьмем минимальное  ρ = 10¹⁵ Ом·м  (1 000 000 000 000 000 Ом·м)  

R₁=(1 000 000 000 000 000  Ом·м  * 0.001 м ) / 0,000001 m² = 1 000 000 000 000 000 000 Ом 

Для наглядного сравнения рассчитаем сопротивление такого же участка  медного провода при   ρ ≈ 1,7·10^-8 (0,000000017) Ом·м. 

R₂=(0,000000017  Ом·м  * 0.001 м)  / 0,000001 m²=0,000017 Ом 

Можно просто взглянуть на данные цифры и задать нашим "кураторам" вопрос, неужели не очевидно, что  приплести ионизацию газов или еще какие либо действие в зазоре это лепет безумного.  Какие свободные электроны могут преодолеть это расстояние.  И вообще что за явление искра или дуга, которое так резко меняет параметр удельного сопротивления воздуха, которое часто встречается при механическом размыкании контактов с большими токами в контуре.

Электрическая дуга представляет собой электрический разряд в среде (воздух, вакуум, элегаз, трансформаторное масло) с большим током, низким напряжением, высокой температурой. Это явление как электрическое, так и тепловое.

В любом случае объяснение ионизацией и другими действиями не выдерживает ни какой критики. Можно только представить, как это может вдруг сразу получиться такая концентрация ионов в месте размыкания контакта реле, с малым напряжением и большой силой тока. А если контакты реле находятся в корпусе? и объем воздуха под корпусом ограничен. Понятно что, ляп, и очень серьезный. 

А вот прямая связь с вихревым магнитным полем вокруг проводника интересна и очевидна. Мы понимаем, что  при разряде конденсатора в замкнутом контуре с лампочкой вокруг провода возникает  вихревое электрическое поле, а на нити накала еще и ИК излучение (тепло, свет), все это проявления как раз действием магнитного поля.  

Я посмел хулигански предположить, что кулоновская сила электрической поляризации через проводник, формирует магнитное вихревое поле  вокруг  проводника, вот уже магнитная восприимчивость проводника и формирует сопротивление данному процессу - формированию магнитного вихревого поля.  Получается, что вихревое магнитное поле,  становится магистралью для осуществления движения электрического поля (тех самых кулонов).  Движение электрического поля  в физике называют ЭДС электродвижущей силой, от части это утверждение правильное.  Только по факту, в основном, конденсатор стремится уравновесить смещение электростатического поля в диэлектрике, формируя магнитное вихревое поле вокруг проводника. Нет ни каких заряженных частиц осуществляющих скоростные заезды, есть  пламенно-полевая структура в состоянии силовой асимметрии.  Фактически движения как перемещения частиц нет, есть работа напряженности Электрических потенциалов по выравниваю асимметричных полюсов, делается это через проводник и проводник нагрузки и других элементов цепи.  Форма поля это спираль или конус. Общий вектор направления "движения"  электрического поля от плюса к минусу определяется разностью потенциалов. Но это уже результирующий показатель. остаточной или действующей напряженности электрического поля, выраженный через разность потенциалов в вольтах U. Часть исходной напряженности электрического поля Е уже преобразовалось в вихревое магнитное поле Ві. 

Исходя из Закона Ома это выражается в падении напряжения и появлении силы тока:

                                                I=(E - U1) / (R+r)  (см. 9)

Параметр СИЛЫ ТОКА в Амперах, плотно связан с магнитной индукцией вокруг проводника. То что магнитное поле, магнитную индукцию выражают через силу тока не случайно. 

Индуктивность проводника. Величина, характеризующая соотношение между скоростью изменения тока и величиной, проявляющейся при этом в про­воднике ЭДС самоиндукции, называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью проводника. Индуктивность обозначается буквой L.  По-другому можно сказать, что индуктивность показывает, сколько энергии магнитного поля можно сохранить в проводнике.

При свертывании проводника в катушку его индуктивность увеличивается. Чем больше индуктивность проводника, тем больше (при одних и тех же изменениях тока) будет ЭДС самоиндукции.

Индуктивность измеряется единицей, называемой генри. Сокращенно генри обозначается Гн.

Индуктивностью в 1 генри обладает такая катушка, в которой при изменении силы тока на 1 ампер в течение одной секунды наводится ЭДС самоиндукции, равная 1 вольт.

Таким образом  между величиной тока в проводнике I и величиной магнитного поля (магнитного потока Ф) существует прямая зависимость:

Ф=LI  (17)

Отсюда индуктивность проводника L - коэффициент пропорциональности между Ф и I.

Индуктивность L зависит от свойств самого проводника (его формы, размеров, количества витков и т.п., а также магнитной проницаемости среды μ). Так магнитное поле катушки (соленоида) много сильнее магнитного поля прямого проводника при прочих равных условиях.

L не зависит от силы тока I, магнитного поля Ф и т.п. Нас пока виток, катушки и прочее не интересует, нас интересует прямой проводник. Его индуктивность очень мала, чтобы накапливать достаточное магнитное поле, во вторых вихревое магнитное поле вокруг проводника без соответствующей среды и формы потока не накапливается или его градиенты столь малы, что мы  можем этот пункт опустить. Тем более это тема другого вопроса. Наш вопрос что же за зверь такой вихревое магнитное поле 

Фактически мы подошли к вопросу, что то что мы хотим найти давно определено в Законе Электромагнитной индукции, который по каким либо причинам опускает такое действие как возникновение вихревого магнитного поля вокруг проводника. Непонятно почему. 

Е=-Ф/dt    (18)

Общая формула электромагнитной индукции  так и записывается. Ответ что происходит в замкнутом проводнике  с источником электрического поля и разностью потенциалов напрашивается сам собой.  Происходит формирование вихревого магнитного  поля вокруг проводника. 

Е=- Bi   (19)

Остается только выяснить как это происходит. Форма магнитного поля вокруг проводника давно изучена, за исключение что все же кольца магнитной индукции это составляющие стирального вида поля. 

Снимок проводника под током смоченный магнитной жидкостью. Увеличение в 20 раз. 

Процесс - спиралевидное состояние поля.

Какую форму может иметь электрическое вихревое поле - ЭДС вокруг проводника? Очевидно, что так же спиралевидное. Только в виду разности потенциалов электрического поля конической формы или с изменением плотности потока. 

Таким образом можем дополнить рисунок электрической цепи, который был в начале статьи  (батарейка, лампочка, выключатель) новыми составляющими. 

Запись (19) становится очевидной. Становится понятно куда девается потенциал электрического поля при условии падения напряжения и появлении силы тока в замкнутой цепи. В принципе физика давно вывела такую зависимость:

(Электрический поток) 1 Кулон = 1 Вольт   ===  1 Ампер = 1 Вебер (Магнитный поток)

Это сделала  физика, рассмотрим следующие значения действий Напряженности и Индукции электрической и магнитной системы измерений:

E  — напряжённость электрического поля (в единицах СИ — В/м);

D  — электрическая индукция (в единицах СИ — Кл/м²);

H  — напряжённость магнитного поля (в единицах СИ — А/м);

B  — магнитная индукция (в единицах СИ — Тл = Вб/м²).

Знаку минус в формуле электромагнитной индукции мы обязаны  физику немецкого происхождения из царской России - Ленцу. Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток!

Правило сформулировано в 1833 году Э. Х. Ленцем. 

А теперь то что вы изучаете как правило Ленца.

Такой себе пируэт науки в петлянии понятий, не находите. И ведь получилось же у тех кто хотел вам донести не суть а то что бы запутались.

Таким образом, можем резюмировать, что СИЛА ТОКА  в Амперах (электрической системы измерений), тождественна МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ в Теслах вокруг проводника. 

Электрический поток  (ЭДС) имеет общее направление от большего потенциала к меньшему Напряженности электрического поля Е с вектором электрической индукции вокруг проводника,  встречно вектору магнитной индукции  Bi.  

Можем смело заявить, что работа электрической цепи по разряду источника электрического поля с разностью электрических потенциалов, в вольтах и образованием силы тока в амперах. что  тождественно образованию магнитного вихревого поля. И это первый и основной признак и действие электромагнитной индукции преобразование электрического поля в магнитное на участке проводника, который соединяет  электроды источника электрического поля с разностью потенциалов. Разность потенциалов свидетельствует, что поле находится в Асимметрии и смещении, что вызывает при замыкании контактов источника ЭДС на данном проводнике или вихревое электрическое поле.  Структура этого электрического потока не однородна и имеет убывающий характер по напряжённости Е вдоль проводника от [+] к [-].  Таким образом если рассматривать по всей длине полной электрической цепи, возникновение силы тока, оно должно быть пропорционально его падению, то есть сила тока на участках цепи должна быть не однородна, больше там где падение напряжения больше. В действительности сила тока одинаковая на всем протяжении проводника замкнутого контура. Это свойство поляризованного магнита диполя. Напряженность полюсов магнита одинаковая. Таким образом связь СИЛЫ ТОКА и МАГНИТНОГО ВИХРЕВОГО ПОЛЯ вокруг проводника абсолютная. 

Остаётся разобраться с потоком мифических электронов. По утверждению оф. физики (не путайте с физикой научной) в проводе (в его сечении) имеем поток электронов. В учебниках для наглядности приводят аналогию с течением жидкости в трубе.

Данная аналогия играет злую шутку с понимаем процессов.  Количество жидкости на входе в трубу и на выходе, имеет равное значение. В электрическом контуре, количество  электричества (Кл) тратится, убывает, превращаясь в магнитное поле вокруг проводника (Вi).  

Происходит процесс электромагнитной индукции, обратимой той, которую открыл Фарадей, и не только он в 19 веке. 

Как данное явление описывает классическая физика: 

"При прохождении тока, непрерывно происходит убыль зарядов, точнее нейтрализация положительного и отрицательного электричеств."

Сила Тока собственно то что мы рассмотрели ранее  величина падения напряжения деленную на сопротивление:  для участка цепи: I = Ui / R; для полной цепи:  I = Ui / (R+r) .

Магнитное поле, магнитный диполь, всегда имеет симметричные полюса, потому и размерность силы тока  (магнитной индукции) имеет симметричную составляющую вдоль проводника, в отличии от электрической напряженности ЭДС [E] вдоль проводника. Таким образом логическое следствие только одно, что сам процесс замыкания проводником источника с разностью электрических потенциалов [U] является элементом электромагнитной индукции где "электрическое поле в состоянии асимметрии разряжается через поверхность проводника" под действием кулоновской силы притяжения электрических зарядов, между полюсами источника (+/-), вызывая возникновение с противоположным спином к ЭДС [E] магнитное вихревое поле [Bi]. Проводник имеет свойство противодействовать возникновению магнитного вихревого поля, что и является фактором сопротивления, выраженное в законе Ома [R].  

Сила тока имеет спин с вектором магнитной индукции, который собственно и фиксируется гальванометром. 

                                     

Магнитная индукция  Вi зависит от I и r, где r — расстояние от проводника с током  до исследуемой точки. Если расстояние от проводника много меньше его длины (т. е. рассматривать модель бесконечно длинного проводника), то

Bi=k(I/r)  (20)

где k — коэффициент пропорциональности. 

Подставляя эту формулу в уравнение для силы взаимодействия двух проводников с током, получим формулу электромагнитной силы или СИЛЫ АМПЕРА:

Fa=B *I*ℓ  (21).

Второй фактор работы электрического тока это тепло. Тепло в электрическом контуре определяется через уравнение Джоуля-Ленца. Посмотрим, как данный закон выражается в математическом виде. Допустим, на некоем участке цепи проходит электрический ток и вызывает нагревание проводника. Если на этом участке нет каких-либо механических процессов или химических реакций, требующих энергозатрат, выделенная проводником теплота Q равна работе тока A.

Q = A

Поскольку А = IUt, где I — сила тока, U — напряжение, а t — время, Q = IUt.

Теперь вспомним, что напряжение можно выразить через сопротивление и силу тока U = IR. Подставим это в формулу:

Q = IUt = I(IR)t = I^2Rt  (22)

   

Мы выразили количество теплоты в проводнике через сопротивление — эта формула для закона Джоуля-Ленца называется интегральной. Но бывает так, что сила электрического тока неизвестна, зато есть информация о напряжении на участке цепи. В таком случае нужно использовать закон Ома:

[I = U/R]   [Ui=IR]   [Q = I^2Rt ]   

Мы видим что теплота (Инфракрасное излучение) это размерность падения напряжения на участке цепи за определенное время.  Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны[1] λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. 

Лампа накаливания – это источник искусственного света, который в процессе работы выделяет много тепла. Внутри ее металлическая спираль, чаще всего из тугоплавкого вольфрама. Этот элемент помещен в колбу, которая заполнена инертным газом, реже – вакуумная. Подобное наполнение не дает окисляться металлу.

Все это действия магнитного вихревого поля, которое формируется благодаря электромагнитной индукции в проводнике, преобразуя электрическое поле в магнитное.

Еще в 1820 году Ганс Христиан Эрстед продемонстрировал опыт, в котором магнитная стрелка отклонялась от цепи с электрическим током. Отсюда последовал вывод, что в случае порождения магнетизма электрическим током само появление электричества должно быть связано с магнетизмом. 

На участке проводника этот процесс обратим, что собственно и открыл  Майкл Фарадей, который на протяжении многих лет ставил разнообразные опыты и пришел к открытию электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа в 1831 году. Ученый обнаружил электродвижущую силу, которая возникает в замкнутом проводниковом контуре. Данная сила отличается пропорциональностью к скорости изменения магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром.

Уже после моих выводов, я нашел материалы который пересекается с тем что я вам изложил.

"Обыкновенная индукция" т.1 С.Б. Каравашкин, О.Н. Каравашкина (Харьков, Украина)

https://drive.google.com/file/d/1oJFIp9QoY5Ak8YM8blTTjPwCkUTgkcdN/view

Блог: http://sbkaravashkin.blogspot.com

МЕТАЛЛЫ: НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВЯЗИ И ДВА МЕХАНИЗМА ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА (А.А.Гришаев, независимый исследователь) http://newfiz.narod.ru/metals.htm

И еще,  уравнения Максвелла (Maxwell’s equations) также указывают именно на тоже самое.

Уравнения Максвелла − уравнения классической электродинамики, описывающие динамику электромагнитного поля и его связь с зарядами и токами. Уравнения Максвелла явились теоретическим обобщением экспериментальных законов: Кулона, Ампера, законов электромагнитной индукции и других.

Уравнения Максвелла в гауссовой системе единиц имеют вид:

rot E = -(1/c)*(dB/dt)	div B = 0,
rot H = (1/c)*(dD/dt)+(4π/c)*j	div D = 4πρ,

где E − напряжённость электрического поля, H − напряжённость магнитного поля, D − электрическая индукция, B − магнитная индукция, ρ − плотность электрического заряда, j − плотность электрического тока.

Для того, чтобы использовать уравнения Максвелла для решения задач электродинамики в различных средах, необходимо учесть индивидуальные свойства среды:

D = εE,
B = μH,
j = σE

ε − диэлектрическая проницаемость среды, μ − магнитная проницаемость среды, σ - электропроводность среды.

В вакууме без зарядов и токов:

D = ε0E,	B = μ0H,
div E = 0,	div H = 0,
rot E = -μ0(dH/dt)	rot H = ε0(dE/dt)

Эта система дифференциальных уравнений имеет решение - гармоническую плоскую волну. Векторы электрического и магнитного полей перпендикулярны направлению распространения волны и друг другу и находятся в фазе. Волна распространяется со скоростью

c = (μ₀ε₀)^-1/2.

c − скорость света в вакууме, c = 2.99792458·10⁸ м/с,

ε₀ − электрическая постоянная, ε₀ = 8.85418782·10^-12 Ф/м,

μ₀ − магнитная постоянная, μ₀ = 1.25663706·10^-6 Гн/м.

Так же очень интересна лекция ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 

Ранее отмечалось, что работа источника, а следовательно, работа тока полностью переходят в тепло Джоуля – Ленца. Однако это справедливо в том случае, если ток постоянен.

Если ток меняется, то часть энергии затрачивается на создание магнитного поля.

– это работа или энергия, необходимая для создания тока I.

Справедливости ради в главе упущено понятие, что такое источник. Но в любом случае отмечено что работа контура с током это тепло (ИК-излучение) и Магнитное поле,  причины такого перехода мы разобрали в данном материале.

Есть еще интересные  открытия: https://www.nature.com/articles/s41586-022-05262-3 

Новое квантовое состояние обнаружено в материале тример-соты

Ученые Технологического института Джорджии обнаружили новое квантовое состояние в странном материале. Исследователи обнаружили явление, никогда ранее не наблюдавшееся ни в чем другом: приложение магнитного поля увеличивает электропроводность материала на миллиард процентов.

Известно, что некоторые материалы меняют свою проводимость в ответ на изменение магнитного поля, это свойство известно как магнитное сопротивление. Но в новом исследовании материал проявляет до невероятной степени безудержный магнетизм.

Материал представляет собой сплав марганца, кремния и теллура (Mn₃Si₂Te₆), который имеет форму восьмиугольных ячеек, расположенных в виде сот и сложенных в листы. Электроны имеют тенденцию вращаться за пределами этих восьмиугольников, но когда магнитное поле не применяется, они движутся в случайных направлениях, вызывая пробки. Это эффективно заставляет материал действовать как изолятор.

Но когда приложено магнитное поле, электроны начинают двигаться в определенном направлении, заставляя их двигаться быстрее и генерировать электрический ток. Это делает его очень эффективным проводником — фактически, его проводимость увеличивается на семь порядков. Другими словами, это увеличение на миллиард процентов.

Самое интересное, что этот переключатель работает только тогда, когда магнитное поле приложено перпендикулярно поверхности материала. Во всех других известных материалах, проявляющих магнитосопротивление, угол магнитного поля не влияет на силу эффекта.

«Это явление бросает вызов всем существующим теоретическим моделям и экспериментальным прецедентам», — сказал Итамар Кимчи, автор исследования.

В других экспериментах команда обнаружила, что даже подача электрического тока может вызвать срабатывание переключателя. Это постепенный переход, занимающий секунды или минуты.

Команда говорит, что эта вторая версия может быть немедленно применима к квантовым устройствам, таким как компьютеры, датчики и системы связи. Но перед этим необходимо провести дополнительные исследования, чтобы лучше понять это новое квантовое состояние и исследовать другие материалы, которые могут работать таким же образом.

Думаю, что настает время изменений понимания физических процессов, которые происходят в электрическом контуре и принципах ЭЛЕКТРО-МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.

Я думаю что Максвелл давно все определил: 

Уравнения Максвелла — Википедия (wikipedia.org)

https://kupuk.net/uroki/fizika/yravneniia-maksvella-formyly-i-fizicheskii-smysl/

Maxwell’s Equations: Derivations & Integral Forms (collegedunia.com)

Четыре уравнения Максвелла представляют собой набор связанных дифференциальных уравнений в частных производных в электромагнетизме. Уравнения Максвелла были выведены Джеймсом Клерком Максвеллом, который объяснил поведение электрического и магнитного полей, их взаимодействие и влияние объектов. Вместе с законом силы Лоренца они составляют основу классического электромагнетизма, классической оптики и электрических цепей.

Четыре уравнения Максвелла могут быть выражены следующим образом:

• div D = ρ
• div B = 0
• curl E = -dB/dt
• curl H = dD/dt + J.

Уравнение Максвелла показало, что скорость электромагнитных волн равна скорости света. Это используется для понимания принципа работы антенн. Поток электрического тока создает магнитное поле. Когда поток зарядов изменяется со временем, он индуцирует электрическое поле. Оператор  переводится как  curl "скручивание" 

***

Уравнения Максвелла более точно отображают суть процессов. Я думаю уже можно расширить значения электромагнитной индукции формирования  ЭДС при изменении магнитной индукции Bm от внешнего магнитного поля:

 curl E = -∆Bm/∆t, 

до явления электромагнитной индукции на участке проводника, при разряде электрических потенциалов источника:

 curl Bi = - ∆E/∆t.  

Сила тока I (A) есть Магнитная индукция Bi (T) вокруг проводника. Весь процесс дальше по цепочке хорошо понимается и расписывается.  Нравится это кому то или нет , это моя концепция процессов, происходящих  в проводнике включенный в электрический контур как источник или как потребитель.

• div D = ρ
• div B = 0
• curl E = -dBm/dt
• curl Bi = -dE/dt

_______________________

Практическое применение и наглядное сопровождение в решении задачи для синхронного генератора в теории и на практическом примере данных реального генератора по ссылке

Free Energy Ukraine - EMF in Current (do.am)

Серж Ракарський

СЛАВА УКРАЇНІ!