Напряжение, Заряд, Ток

[inako]

Inako. Извинения услышаны и приняты.
Относительно квантовомеханических объяснений - очень хотел бы их услышать, но на мой взгляд никакой квантовой механики там нет. Все объясняется очень просто. Настолько просто, что до безобразия просто. И я полагал, что вы это знаете, потому как подняли тему в привязке к схеме от shvirkoff62.

1) Нагрузка включенная между пучностью  и узлом напряжения одной линии будет потреблять энергию.
Если лампа в приведенном эксперименте будет подключена одним концом в пучность напряжения а вторым концом в узел напряжения волны, распространяющейся по подкове, тогда лампа будет гореть.
2) В некоторых условиях импеданс лампы и подводящих проводов может быть меньше чем импеданс подковы, либо близкий к нему.В таком случае лампа создаст свою ветвь тока.. а подкова свою. Хотя при любом раскладе через лампу будет течь ток, вопрос лишь в том - сколько. Сколько - задает отношение импедансов лампы с подводящими проводами - и подковой.
Вот как бы и все.

Риторически: А почему бы не включить лампочку в две соседние пучности противоположного знака? Казалось бы, это ещё лучше. А почему включать надо в пучности напряжения, а не тока? А если лампочку включить в узлы тока - что, ничего не будет? Разве Тесла не подключал лампочки в разных точках? И что, разве не одинаково они горели? Я так думаю, что любопытство Теслы в этом вопросе не могло не заставить его попробовать подключать лампочки в разных местах. И вроде как у него все лампочки светились примерно одинаково.

[attachment=1041]Tesla_shina.jpg[/attachment]

В экспериментах с толстой шиной (во всех, которые мне удалось наблюдать на ютубе) лампочку подключают к шине в точках, симметричных относительно центра шины (почему то у всех так). Такая геометрия исключает утверждение, что один конец подключен в пучность, а другой в узел. Просто из соображений симметрии это исключается.
Относительно импеданса лампочки, который может быть гораздо меньше импеданса подковы - у меня тоже очень большие сомнения. Импеданс - это весчь, зависящая от частоты. При импульсном питании - на какой частоте считать импеданс? Как подсчитать импеданс подковы на частоте волнового резонанса подковы? Обычная формула для индуктивности петли (считай прямого провода) в этом случае не подходит. В общем, все эти вопросы как бы риторические. Не для того, чтобы вы на них отвечали, а для того, чтобы подумать.

Ну давайте посчитаем: длина шины метра 2. Поле распространится в шине за 2/300000000, что составит 6,7 наносекунд. Скорость срабатывания воздушного разрядника - микросекунды, пусть 1 микросекунда, тогда четверть длины волны - 250 наносекунд. О каких пучностях здесь можно говорить?

[inako]

Кстати, а вот насчет импеданса это вы зря. В связи с этим опытом говорили не просто об импедансе, а об импедансе Тесла. Смысл в том, что при таком воздействии на шину электроны возбуждаются, но не отрываются, свободных электронов в шине нет, следовательно и тока свободных электронов нет. Для постоянного тока - все равно что разрыв. Вместе с тем, энергия распределяется по синусу, пусть и не доходит до пучности, но тем не менее. В результате имеем квазиэлектростатическую картину. Любые две точки шины имеют разность потенциалов, а нагрузку в то-же время шина не шунтирует.

[sector+]

Ну давайте посчитаем: длина шины метра 2. Поле распространится в шине за 2/300000000, что составит 6,7 наносекунд. Скорость срабатывания воздушного разрядника - микросекунды, пусть 1 микросекунда, тогда четверть длины волны - 250 наносекунд. О каких пучностях здесь можно говорить?

Согласен.
Жду квантовомеханического описания.

[sector+]

В связи с этим опытом говорили не просто об импедансе, а об импедансе Тесла.

Спойлер

Смысл в том, что при таком воздействии на шину электроны возбуждаются, но не отрываются, свободных электронов в шине нет, следовательно и тока свободных электронов нет. Для постоянного тока - все равно что разрыв. Вместе с тем, энергия распределяется по синусу, пусть и не доходит до пучности, но тем не менее. В результате имеем квазиэлектростатическую картину. Любые две точки шины имеют разность потенциалов, а нагрузку в то-же время шина не шунтирует.

[свернуть]

Свободные электроны есть всегда (проводимость металла есть при любых на него воздействиях).
Начальная часть синуса - линейная функция. Как я вас понял, некая энергия нарастает вдоль шины линейно, но ток по шине не течет. Какая энергия там нарастает без тока? Не понял.

[inako]

Ну давайте посчитаем: длина шины метра 2. Поле распространится в шине за 2/300000000, что составит 6,7 наносекунд. Скорость срабатывания воздушного разрядника - микросекунды, пусть 1 микросекунда, тогда четверть длины волны - 250 наносекунд. О каких пучностях здесь можно говорить?

Согласен.
Жду квантовомеханического описания.

Ну, я только-что про импеданс Тесла писал, повторю. При разряде конденсатора на шину действует электрическое поле разряда. Под его действием валентные электроны проводника (расположеные на внешней электронной орбитали) начинают подниматься на более высокие орбитали. Если этот процесс не остановить, то энергетический уровень электрона первысит предельный уровень, при котором электрон еще связан с атомом, получим свободный электрон и, соответственно, ток свободных электронов. Импеданс, о котором вы писали связан с именно этим током. Но электрон - штука инертная очень и поэтому, если этот процесс не доводить до отрыва манипулируя шириной импульса возбуждения и амплитудой, то свободных электронов в проводнике не будет. В этом случае мы имеем импеданс Тесла. Тока нет, значит и активных потерь нет. В то-же время для постоянного тока шины как-будто нет, разрыв, следовательно нагрузка не шунтируется.

[inako]

В связи с этим опытом говорили не просто об импедансе, а об импедансе Тесла.

Спойлер

Смысл в том, что при таком воздействии на шину электроны возбуждаются, но не отрываются, свободных электронов в шине нет, следовательно и тока свободных электронов нет. Для постоянного тока - все равно что разрыв. Вместе с тем, энергия распределяется по синусу, пусть и не доходит до пучности, но тем не менее. В результате имеем квазиэлектростатическую картину. Любые две точки шины имеют разность потенциалов, а нагрузку в то-же время шина не шунтирует.

[свернуть]

Свободные электроны есть всегда (проводимость металла есть при любых на него воздействиях).
Начальная часть синуса - линейная функция. Как я вас понял, некая энергия нарастает вдоль шины линейно, но ток по шине не течет. Какая энергия там нарастает без тока? Не понял.

Ну вот это убеждение - что в проводнике всегда есть свободные электроны, и не позволяет понять это явление. Открою тайну: никакого электронного газа в обычном состоянии в проводнике нет. Спросите у shvirkoff62 зачем применяют магнитные пускатели с дистанционным управлением при включении индуктивной нагрузки - вот вая яркий пример.

[sector+]

Ну вот это убеждение - что в проводнике всегда есть свободные электроны, и не позволяет понять это явление. Открою тайну: никакого электронного газа в обычном состоянии в проводнике нет.

Как можно это доказать?
(Магнитные пускатели для безопасности персонала. Мы как-то об этом уже говорили)

А вот контраргумент привести могу.
Со школы мы все знаем, что железная ручка от двери всегда на ощупь холоднее деревянной. А все из-за свободных электронов. Хотя никакого электричества, чтобы их оторвать от валентных орбиталей мы при этом не прикладываем.

[with]

Ну давайте посчитаем: длина шины метра 2. Поле распространится в шине за 2/300000000, что составит 6,7 наносекунд. Скорость срабатывания воздушного разрядника - микросекунды, пусть 1 микросекунда, тогда четверть длины волны - 250 наносекунд. О каких пучностях здесь можно говорить?

Не проблема получить фронт работы воздушного разрядника в десятки наносекунд. Какие были фронты у Теслы под приведенный опыт, нам не известно. Однако подобный опыт только на транзисторе продемонстрировал пользователь ale. У него фронты были порядка 5нс, при длительности импульса по основанию в 10нс. Амплитуда при этом составляла около 10КВ.

[attachment=1044]00007915_1.jpg[/attachment]
Вот и прикиньте что первая гармоника по фронту -  около 200МГц.
Уложится в таком случае четвертушка в предполагаемые размеры ? легко.

[inako]

Ну вот это убеждение - что в проводнике всегда есть свободные электроны, и не позволяет понять это явление. Открою тайну: никакого электронного газа в обычном состоянии в проводнике нет.

Как можно это доказать?
(Магнитные пускатели для безопасности персонала. Мы как-то об этом уже говорили)

А вот контраргумент привести могу.
Со школы мы все знаем, что железная ручка от двери всегда на ощупь холоднее деревянной. А все из-за свободных электронов. Хотя никакого электричества, чтобы их оторвать от валентных орбиталей мы при этом не прикладываем.

Ну да, здесь моя позиция, наверно, отличается некоторым максимализмом. Естественно, они есть, НО: ток в проводнике при таком режиме работы определяется не электронами проводимости. Кстати: пусковой бросок напряжения, от которого и защищает магнитный пускатель - не свидетельство-ли того, что электронам надо какое-то (ощутимое) время, чтобы скомпенсировать электромагнитное поле?

[inako]

Ну давайте посчитаем: длина шины метра 2. Поле распространится в шине за 2/300000000, что составит 6,7 наносекунд. Скорость срабатывания воздушного разрядника - микросекунды, пусть 1 микросекунда, тогда четверть длины волны - 250 наносекунд. О каких пучностях здесь можно говорить?

Не проблема получить фронт работы воздушного разрядника в десятки наносекунд. Какие были фронты у Теслы под приведенный опыт, нам не известно. Однако подобный опыт только на транзисторе продемонстрировал пользователь ale. У него фронты были порядка 5нс, при длительности импульса по основанию в 10нс. Амплитуда при этом составляла около 10КВ.

[attachment=1044]00007915_1.jpg[/attachment]
Вот и прикиньте что первая гармоника по фронту -  около 200МГц.
Уложится в таком случае четвертушка в предполагаемые размеры ? легко.

Я говорил про эксперимент Тесла. У него выше 30 кГц не было. При таких импульсах конечно можно уложить и 2 волны и сколько надо. Я хочу отметить тот факт, что картина в шине - стоячая волна, здесь все согласны, но стоячая волна не как результат интерференции прямой и отраженной волн, а как результат квазистатического распределения поля в проводнике.

[inako]

Кстати, Sector+, дружище, очень интересная мысль: диполь в доске Смита образуют электроны проводимости, а магнитный импульс - валентные электроны. Надо думать...

[shvirkoff62]

Может дело в том,что высокое переменное напряжение создает сильное переменное магнитное поле,которые индуцируют в шине большие  токи Фуко,которые изменяют проводимость шины.

[sector+]

Кстати, Sector+, дружище, очень интересная мысль: диполь в доске Смита образуют электроны проводимости, а магнитный импульс - валентные электроны. Надо думать...

Ой, я тут за много лет уже такое слышал... что на все реагировать - никаких сил не хватит.
Вот, например, один очень уважаемый человек на старом страннике продвигал свою теорию, что в результате переворота спина электрон превращается в позитрон (и меняет знак заряда одновременно). Это происходит при пролете электрона через вихревой канал протона. В результате проявляются такие эффекты, как холодный ток, редукция волновой функции при материализации электронов из бозе-конденсата, спиновые волны, и появление свободной энергии - как финальный результат.
А у вас вот дифференциация по спину приводит к делению на магнитные электроны и электрические электроны. Что, собственно, ничуть не лучше. Вряд ли я хороший собеседник в обсуждении столь радикальных словосочетаний, не обставленных весомыми доводами.

Вам я скажу, что любая гипотеза, идущая вразрез с ортодоксальной физикой все-таки должна быть обставлена весьма весомыми аргументами. Ортодоксальную физику, кстати, не так-то просто подвинуть - она очень хорошо обоснована и взаимоувязана. А то, что нет наглядных ассоциаций - это проблема сложности явлений. И к наглядным интерпретациям мы идем через осмысление формального описания явлений (или иначе говоря, через математику). Я уже как-то писал об этом Мультику - к пониманию того, что мы не можем увидеть или пощупать, физика научилась приходить через формулы. С электромагнитным полем - пока проблема. Что это такое - наглядной интерпретации нет. Все выдумки на эту тему на форумах - совершенно легковесны, необдуманны и примитивны. И там действительно есть реальные трудности. И про эфир, кстати, тоже - требуют, чтобы его вернули, а что за зверь такой, этот эфир - спроси кого - такой кавардак в голове...

[inako]

Насчет псевдоэлектростатической природы распределения поля в шине, скорее всего это так:
1. Подадим на шину синус. В шине будет волна, т.е. в каждой точке своя фаза напряжения и тока. Кроме того, волна будет отражаться от границы разделения сред, т.е в данном случае от источника с большим сопротивлением. При подборе частоты под длину шины можно добиться стоячей волны, при которой максимумы и минимумы складываясь не будут двигаться в пространстве. Это обычный механизм образования стоячей волны в резонаторе.
2.Теперь начнем подавать на шину синус. Скорость распространения поля в проводнике равна скорости света, да большая, но конечная, следовательно не все электроны начнут двигаться одновременно, синус как-бы будет продвигаться по проводнику своей начальной точкой (в ней напряжение 0, а ток максимален).Если оборвать синус в точке разделения сред на конце шины и не допустить отраженную волну, то имеем вполне себе электростатическую картину. Ток в этом случае вырождается в магнитный импульс. При этом потерь нет. Как вы верно заметили, у свободного электрона есть еще тепловая характеристика, иначе хаотическое движение, которое так-же создает потери. Если заставить реагировать на импульс одновременно все электроны (за счет амплитуды воздействия), то и эту компоненту потерь можно минимизировать.

[inako]

Кстати, вот вам и ответ. Меня всегда смущал тот факт, что скорость распространения поля в проводнике равна скорости света, а скорость движения свободного электрона 10^-4,10^-5 м/с. Вместе с фронтом импульса двигается совсем не ток, а его причина - магнитное возмущение. Причина магнитного возмущения - возбуждение атомов проводника, т.е. причина магнитного поля проводника не двигающийся свободный электрон, а возбужденное состояние атомов проводника. В этом смысле, хоть свободные электроны в проводнике и есть, но реагируют они на поле ООЧЕНЬ медленно как раз в силу своего хаотического движения и в описываемом процессе участия практически не принимают. Ток свободных электронов - это только потери и больше ничего. Еще раз, огромный респект вам sector+. Вообще общение на этом форуме - огромная синергия. Люди, даже не желая того и не подозревая об этом, указывают мне напрваление мысли. Кстати, огромный респект авангарду, наш с ним, скажем так, не очень приятный диалог тем не менее для меня был прорывным в некотором смысле: он сам того не желая указал над чем думать. Спасибо.