Вопрос о движении на силе Ампера. Где ошибка?

Сообщение №15270 от Василий 09 декабря 2002 г. 18:01
Тема: Вопрос о движении на силе Ампера. Где ошибка?

Представим изолированную площадку (в далеком космосе), на которой параллельно протянуты два электрических проводника на расстоянии A и имеется источник электропитания. В некоторый момент времени пускаем эл. ток по проводнику №1, через промежуток времени dT=A/c (где с-скорость света) магнитное поле проводника №1 достигнет проводник №2. Теперь пустим эл. ток через проводник №2. На проводник №2 сразу подействует сила Ампера (т.к он находится в магнитном поле проводника №1), а на проводник №1 таковая сила действовать не будет в течение промежутка времени dT=A/c (до того момента пока магнитное поле проводника №2 не достигнет проводник №1). Если направление тока в проводнике №1 оставить прежним, то силы Ампера, действующие на проводники будут противоположны по направлению и равны по модулю. Но если в момент времени, когда магнитное поле проводника №2 достигнет проводник №1, изменить направление тока в проводнике №1 на противоположное, то получится, что силы Ампера на обоих проводниках будут направлены в одну сторону. Причем длиться это будет до тех пор пока магниное поле проводника №1 (после изменения направления тока) не достигнет проводник №2 (т.е. dT=A/c). Если такие действия повторять, то на площадку будет действовоть сила в определенном неизменном направлении. Что противоречит закону сохранения импульса. Помогите найти ошибку.


Отклики на это сообщение:

Вроде никакой ошибки. Просто учтите, что э/м поле само по себе может обладать импульсом. Так что Ваши проводники движутся на принципе реактивной тяги: за счет излучения э/м волны в противоположном направлении.


Закрадываются сомнения насчет реактивной тяги, если прикинуть силу, которая возникает. Исходя из того, что на параллельные проводники бесконечной длины на расстоянии 1 м при силе тока 1 А действует сила 2*10^-7Н на каждый метр длины, получим: при длине проводников 100 метров и расстоянии между ними 0,1 метр (приближенный случай бесконечных проводников) при силе тока в 1000 А (в каждом проводнике) на каждый метр проводника будет действовать сила F=2*10^-7Н * 10^8(произведение токов =10^6 умножить на длину 10^2)/0.1(сократили расстояние между проводниками в 10 раз)=200 Н. Мне кажется многовато для реактивной тяги за счет излучения э/м волны. Представьте, что некоторое время (например 1 день) существовал мощный источник постоянного э/м поля(проводник огромной длины по которому течет огромный ток). Потом он перестал работать. Если в этот момент на расстоянии в 1 световой день + 1 метр мы поместим провод и пустим по нему ток, то на него будет действовать сила Ампера в течение одного дня, хотя в источнике э/м поля ток уже прекратил течь. Получим, что первый источник излучал э/м поле одинаково в противоположные стороны, а через некоторое время наш провод излучал э/м поле одинаково в противоположные стороны. Но сила на второй проводник все равно подействовала, т.к. магнитное поле от мощного источника существовало после отключения этого источника.


> Закрадываются сомнения насчет реактивной тяги, если прикинуть силу, которая возникает. Исходя из того, что на параллельные проводники бесконечной длины на расстоянии 1 м при силе тока 1 А действует сила 2*10^-7Н на каждый метр длины, получим: при длине проводников 100 метров и расстоянии между ними 0,1 метр (приближенный случай бесконечных проводников) при силе тока в 1000 А (в каждом проводнике) на каждый метр проводника будет действовать сила F=2*10^-7Н * 10^8(произведение токов =10^6 умножить на длину 10^2)/0.1(сократили расстояние между проводниками в 10 раз)=200 Н. Мне кажется многовато для реактивной тяги за счет излучения э/м волны.

Пусть Вас не удивляют такие цифры. Если между проводниками 0.1 метр, то э/м волна проходит это расстояние примерно за 3*10-10 секунд. Вот и прикиньте, с какой частотой придется менять направление тока в проводах, чтобы проявился указанный Вами эффект. А теперь представьте себе, как будет излучать провод с током гигагерцовых (!) частот, амплитудой в килоампер (!).

> Представьте, что некоторое время (например 1 день) существовал мощный источник постоянного э/м поля(проводник огромной длины по которому течет огромный ток). Потом он перестал работать. Если в этот момент на расстоянии в 1 световой день + 1 метр мы поместим провод и пустим по нему ток, то на него будет действовать сила Ампера в течение одного дня, хотя в источнике э/м поля ток уже прекратил течь. Получим, что первый источник излучал э/м поле одинаково в противоположные стороны, а через некоторое время наш провод излучал э/м поле одинаково в противоположные стороны. Но сила на второй проводник все равно подействовала, т.к. магнитное поле от мощного источника существовало после отключения этого источника.

Что Вас здесь смущает? Проводник с током, конечно, создает вокруг себя симметричное собственное поле. Но то, куда будет направлен поток э/м энергии (и поток импульса кстати тоже) зависит также и от наличия или отсутствия внешнего поля. Так что внешнее поле (от другого провода) нарушает эту приятную глазу симметрию. А почему? Потому, что принцип суперпозиции действует на напряженности полей, а не на потоки энергии/импульса. Сами-то поля, естественно, примитивнейшим образом складываются, а вот их квадраты или произведения, каковыми и определяются потоки энергии/импульса, в результате простого сложения получить нельзя: (a + b)2 не равно a2 + b2.


> > при длине проводников 100 метров и расстоянии между ними 0,1 метр (приближенный случай бесконечных проводников) при силе тока в 1000 А (в каждом проводнике) на каждый метр проводника будет действовать сила F=2*10^-7Н * 10^8(произведение токов =10^6 умножить на длину 10^2)/0.1(сократили расстояние между проводниками в 10 раз)=200 Н. Мне кажется многовато для реактивной тяги за счет излучения э/м волны.

> Пусть Вас не удивляют такие цифры. Если между проводниками 0.1 метр, то э/м волна проходит это расстояние примерно за 3*10-10 секунд. Вот и прикиньте, с какой частотой придется менять направление тока в проводах, чтобы проявился указанный Вами эффект. А теперь представьте себе, как будет излучать провод с током гигагерцовых (!) частот, амплитудой в килоампер (!).

А вы уверены в том, что при такой длине проводника и на таких частотах можно создать режим синфазного изменения тока по всей длине проводника? Задача весьма далека от условия квазистационарности.


> Закрадываются сомнения насчет реактивной тяги, если прикинуть силу, которая возникает. Исходя из того, что на параллельные проводники бесконечной длины на расстоянии 1 м при силе тока 1 А действует сила 2*10^-7Н на каждый метр длины, получим: при длине проводников 100 метров и расстоянии между ними 0,1 метр (приближенный случай бесконечных проводников) при силе тока в 1000 А (в каждом проводнике) на каждый метр проводника будет действовать сила F=2*10^-7Н * 10^8(произведение токов =10^6 умножить на длину 10^2)/0.1(сократили расстояние между проводниками в 10 раз)=200 Н. Мне кажется многовато для реактивной тяги за счет излучения э/м волны.

Мне тоже кажется, что многовато. Действительно, F=dp/dt, p=E/c (р-импульс, Е-энергия излучения). То есть сила 200 Н требует излучения мощности 60 ГВт! И это еще при хорошей направленности излучения.
Ошибка скорее всего в том, что (см. мое предыдущее сообщение), что на таких частотах в столь длинных проводниках нельзя добиться одинакового закона изменения тока по всей длмне проводника. Ток в проводнике будет течь, где в одну сторону, где в противоположную. В результате усреднения силы, действующей на проводник, получится что-то около нуля.


> А вы уверены в том, что при такой длине проводника и на таких частотах можно создать режим синфазного изменения тока по всей длине проводника? Задача весьма далека от условия квазистационарности.

Это уже чисто техническая проблема. Хотя, возможно, и неразрешимая на существующем техническом уровне. Но с точки зрения теории синфазно изменяющийся по всей длине провода ток можно себе представить. И можно посчитать, какую электромагнитную волну он будет излучать.


> Мне тоже кажется, что многовато. Действительно, F=dp/dt, p=E/c (р-импульс, Е-энергия излучения). То есть сила 200 Н требует излучения мощности 60 ГВт! И это еще при хорошей направленности излучения.
> Ошибка скорее всего в том, что (см. мое предыдущее сообщение), что на таких частотах в столь длинных проводниках нельзя добиться одинакового закона изменения тока по всей длмне проводника. Ток в проводнике будет течь, где в одну сторону, где в противоположную. В результате усреднения силы, действующей на проводник, получится что-то около нуля.

Согласен, что реально воссоздать описанный пример скорей всего не получится. При такой частоте длина волны в проводнике будет равна 0,4м. На проводнике будет присутствовать 500 токовых узлов расположенных на расстоянии 0,2м. Нужно будет также учитывать токи смещения. Все это справедливо. Но главнее мне кажется другое. Когда у нас есть два проводника на некотором расстоянии и по ним течет постоянной величины ток, силы действующие на проводники компенсируют друг-друга. Но как только мы, например, во втором проводнике увеличиваем ток-силадействующая на этот проводник растет сразу, а сила действующая на первый проводник ее компенсирует всегда с запаздыванием. Потому что э/м поле имеет конечную скорость. Даже если мы будем увеличивать ток в любом проводнике с небольшой скоростью, все время пока растет ток в одном из проводников на него будет действовать большая по модулю сила Ампера чем на второй проводник.



> Согласен, что реально воссоздать описанный пример скорей всего не получится. При такой частоте длина волны в проводнике будет равна 0,4м. На проводнике будет присутствовать 500 токовых узлов расположенных на расстоянии 0,2м. Нужно будет также учитывать токи смещения. Все это справедливо. Но главнее мне кажется другое. Когда у нас есть два проводника на некотором расстоянии и по ним течет постоянной величины ток, силы действующие на проводники компенсируют друг-друга. Но как только мы, например, во втором проводнике увеличиваем ток-силадействующая на этот проводник растет сразу, а сила действующая на первый проводник ее компенсирует всегда с запаздыванием. Потому что э/м поле имеет конечную скорость. Даже если мы будем увеличивать ток в любом проводнике с небольшой скоростью, все время пока растет ток в одном из проводников на него будет действовать большая по модулю сила Ампера чем на второй проводник.

Так как безреактивного движения НЕ существует ищите другое объяснение,
например
Ваше выражение
...во втором проводнике увеличиваем ток-силадействующая на этот проводник растет сразу...

скорее всего неверно. С уважением Д.


> Но главнее мне кажется другое. Когда у нас есть два проводника на некотором расстоянии и по ним течет постоянной величины ток, силы действующие на проводники компенсируют друг-друга. Но как только мы, например, во втором проводнике увеличиваем ток-силадействующая на этот проводник растет сразу, а сила действующая на первый проводник ее компенсирует всегда с запаздыванием. Потому что э/м поле имеет конечную скорость. Даже если мы будем увеличивать ток в любом проводнике с небольшой скоростью, все время пока растет ток в одном из проводников на него будет действовать большая по модулю сила Ампера чем на второй проводник.

Если я правильно понял,то вас смущает нарушение третьего закона Ньютона. Он действительно нарушается. Другой стандартный пример. Заряженная частица 1 летит вдоль оси х, заряженная частица 2 - вдоль оси у. Найдем силы, действующие на каждую из частиц в момент, когда частица 2 пересекает ось х. Эти силы разные. На частицу 1 действует и кулоновская сила, и сила Лоренца, а на частицу 2 - только кулоновская.
Закон сохранения импульса с учетом импульса поля при этом остается полностью справедливым.



> Это уже чисто техническая проблема. Хотя, возможно, и неразрешимая на существующем техническом уровне. Но с точки зрения теории синфазно изменяющийся по всей длине провода ток можно себе представить. И можно посчитать, какую электромагнитную волну он будет излучать.

Это не техническая проблема, а принципиальная.


> Это не техническая проблема, а принципиальная.

Не понял этих принципов. Принципиальная проблема возникла бы если бы мы столкнулись с какой-нибудь логической неувязкой в теории.

Но ничто не мешает току в контуре радиуса 1000 км меняться с частотой 100 ГГц синфазно во всех точках контура. Не смотря на то, что длина волны э/м излучения такой частоты будет очень малой по сравнению с размерами контура. Никаким теоретическим принципам это не противоречит. Другой вопрос: как сделать и разместить источники, чтобы этого добиться. Вероятно, придется размещать по сотне источников переменного тока в каждом миллиметре провода и каким-то образом добиваться их синфазности. Но, как я сказал, это техническая проблема.



> Другой вопрос: как сделать и разместить источники, чтобы этого добиться. Вероятно, придется размещать по сотне источников переменного тока в каждом миллиметре провода и каким-то образом добиваться их синфазности. Но, как я сказал, это техническая проблема.

С этим согласен. Я имел в виду один источник.


> Но ничто не мешает току в контуре радиуса 1000 км меняться с частотой 100 ГГц синфазно во всех точках контура. Не смотря на то, что длина волны э/м излучения такой частоты будет очень малой по сравнению с размерами контура. Никаким теоретическим принципам это не противоречит. Другой вопрос: как сделать и разместить источники, чтобы этого добиться. Вероятно, придется размещать по сотне источников переменного тока в каждом миллиметре провода и каким-то образом добиваться их синфазности. Но, как я сказал, это техническая проблема.

Впрочем. Как быть тогда с такой проблемой: размер каждой цепи переменного тока должен быть меньше расстояния между основными проводами, а тогда магнитное поле будет действовать на весь маленький контур с током, а не только на прямолинейный участок основного провода?


Заряженная частица 1 летит вдоль оси х, заряженная частица 2 - вдоль оси у. Найдем силы, действующие на каждую из частиц в момент, когда частица 2 пересекает ось х. Эти силы разные. На частицу 1 действует и кулоновская сила, и сила Лоренца, а на частицу 2 - только кулоновская.
> Закон сохранения импульса с учетом импульса поля при этом остается полностью справедливым.

??? Поменяем х и у местами, и имеем вдруг противоположное утверждение?!
Ну а если система координат 3-х мерна, на какие частицы НЕ действуют силы Лоренца? Если бы одна из частиц стояла бы то можно было бы дискутировать.
Кстати провода притягиваются/отталкиваются если они не стоят под 90 градусов друг к другу И в ОБОИХ проводах должен течь ток!

Ваше утверждение мне честно сказать непонятно. С уважением Д.


> Заряженная частица 1 летит вдоль оси х, заряженная частица 2 - вдоль оси у. Найдем силы, действующие на каждую из частиц в момент, когда частица 2 пересекает ось х. Эти силы разные. На частицу 1 действует и кулоновская сила, и сила Лоренца, а на частицу 2 - только кулоновская.
> > Закон сохранения импульса с учетом импульса поля при этом остается полностью справедливым.

> ??? Поменяем х и у местами, и имеем вдруг противоположное утверждение?!

Не понял. Если вы имеете в виду переобозначение осей, а частицы летят там, где они летели, то все останется как было. Если вы поменяли местами частицы (частица 1 -протон двигался вдоль оси х,а теперь по у, а электрон - частица 2 - раньше по оси у, теперь по ч), то теперь лоренцева сила будет действовать только на протон.

> Ну а если система координат 3-х мерна, на какие частицы НЕ действуют силы Лоренца? Если бы одна из частиц стояла бы то можно было бы дискутировать.
> Кстати провода притягиваются/отталкиваются если они не стоят под 90 градусов друг к другу И в ОБОИХ проводах должен течь ток!
>
> Ваше утверждение мне честно сказать непонятно. С уважением Д.

Мне ваше - тоже. Не упускаете ли вы из виду, что частица, движущаяся вдоль какой-то оси, на этой оси магнитного поля не создает?


> Впрочем. Как быть тогда с такой проблемой: размер каждой цепи переменного тока должен быть меньше расстояния между основными проводами, а тогда магнитное поле будет действовать на весь маленький контур с током, а не только на прямолинейный участок основного провода?

Этого я не понял. Какие из проводов, составляющие электрическую цепь, должны считаться "основными"? Где там "маленький контур", а где "прямолинейный участок"?


> Так как безреактивного движения НЕ существует ищите другое объяснение,

Но разве движение заряженных частиц в магнитном поле не есть безреактивное движение?
С ув. Василий.



> Этого я не понял. Какие из проводов, составляющие электрическую цепь, должны считаться "основными"? Где там "маленький контур", а где "прямолинейный участок"?

Я, видимо, неправильно понял ваши слова в предыдущей заметке. Не берусь доказывать невозможность создания обсуждаемой системы, но поверить в ее осуществимость тоже не могу.


> > Так как безреактивного движения НЕ существует ищите другое объяснение,

> Но разве движение заряженных частиц в магнитном поле не есть безреактивное движение?
> С ув. Василий.

НЕ есть, магнитное поле получает тоже имрульс.
Например подвешанный на длинной нитке круглый магнит начнёт закручивать нитку, если к нему подвесить врашающийся металлический волчок.
Ксожалению(или к счастью) нельзя поднять себя за волосы. Д.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама: турбина ситроен, hdi from
Rambler's Top100