Тороидальная катушка - есть ли излучение

[Balyunov]

Возьмем обыкновенную тороидальную катушку индуктивности. Как известно, если через нее течет постоянный ток, вокруг нее поля нет. Ситуация изменится если ток переменный. Тогда вокруг катушки существует вихревое электрическое поле за счет изменения во времени векторного потенциала. Раз существует поле, значит существует плотность энергии. И, поскольку векторный потенциал имеет запаздывающий характер, эта энергия должна распространяться наружу - т.е. как бы существует электромагнитная волна. Но на самом деле волн нет, потому как нет потока энергии (вектор Умова-Пойтинга равен нулю). Ну и, кроме того, не замечено чтобы тороидальная катушка с переменным током потребляла энергию. Если через тороид продеть виток провода и замкнуть, то в нем потечет ток, наведенный вихревым электрическим полем. Теперь явно энергия тороидом излучается, поскольку появляется магнитное поле от витка с током, и таким образом появляется вектор Умова-Пойтинга. Только вот этот вектор является произведением вектора электрического поля, источник которого тороид, и вектора магнитного поля, источник которого виток с током. Получается энергия рождается как бы самим витком.

[Rudnik_VS]

Ваш тороид видимо из хорошего ферромагнетика и потери в нём небольшие, а попробуйте намотать катушку  на стальное кольцо  и определите температуру через минутку -другую.  Выдержит ли рука действие обычных токов Фуко?  Недаром трансформаторы набираются из полосового железа. У самых лучших  КПД 99%.  Высокому КПД тороида способствует его  идеальная геометрическая форма.

[Balyunov]

В принципе можно рассмотреть тороид и без сердечника, в конце концов идеализированный случай - бесконечный соленоид. Во всех этих случаях поля (магнитного) снаружи нет. Но вот вопрос излучает или нет такой соленоид -тороид поток электромагнитной энергии?

[Александр Тимофеев]

В принципе можно рассмотреть тороид и без сердечника, в конце концов идеализированный случай - бесконечный соленоид. Во всех этих случаях поля (магнитного) снаружи нет. Но вот вопрос излучает или нет такой соленоид -тороид поток электромагнитной энергии?

Когда я был молодым радиолюбителем, я изобрел само-экранированные индуктивности. Возьмите две цилиндрических  болванки из изоляционного материала, поставьте вертикально рядом и мотайте "восьмерки" на них одним проводом последовательно один виток на одном цилиндре, следующий на другом и так до полного заполнения болванок - таким образом получите "сплющенный тор". Получались две вертикальные рядом стоящие индуктивности с противоположно направленными потоками, которые разворачивались на концах катушек. Я делал такие индуктивности для УКВ диапазона наматывая на штырьки изоляции полученные из изолятора кабеля РК-75  между центральной жилой и оплеткой.  Само-экранировка этих индуктивностей довольно высоко-эффективная, но не абсолютная. Делал два бублика из изолятора и мотал подобным образом индуктивность для генератора радиодиапазона - т.е. получались два тора с противоположно направленными потоками - тоже само-экранировка такой индуктивности была довольно высоко-эффективной, но не абсолютной.

Достоинством намотки "восьмерками" является "фазовая" близость токов в частях восьмерки, что повышает эффективность гашения полей за геометрическими пределами индуктивности. Обобщение такой индуктивности на заполненную "изоляционными цилиндриками" плоскость тривиальна - получаете само-экранированную индуктивность размазанную по плоскости... и т.д. и т.п.

Полной самоэкранировки не удается получить из-за набега фаз возникающего на длине проводника даже при такой изощренной конструкции.
Ссылка на меня как изобретателя этого типа индуктивности обязательна.

Столетов, при намотке тороидальной катушки, компенсировал "шаговый сдвиг" на каждом витке - витком вдоль тора в обратном направлении.

[senao]

Ну и, кроме того, не замечено чтобы тороидальная катушка с переменным током потребляла энергию. 

Вы это сами до такого догадались? Катушка потребляет энергию, ток холостого хода есть всегда. Сердечник не идеален и потери на вихревые токи имеют место быть. Возьмите тор, расчитайте обмотку, намотайте и сами все увидите. К тому же внешнее поле тоже присутствует, хоть при питании постоянным током хоть переменным.
И к чему вообще вы все это написали? К этому что ли

Получается энергия рождается как бы самим витком.

? Вы хоть раз трансформатор живьем видели? Не говоря о том что для начала было бы неплохо изучить принцип действия.

[Diletant]

Автор говорит об идеальном случае, где потерь нет. Если взять идеальный, бесконечно-длинный соленоид с током, то снаружи мы поле не обнаружим. С другой стороны ивестно, что магнитное поле может быть только замкнутым. Где же оно замыкается?

[Balyunov]

Автор: senao

 

Ну и, кроме того, не замечено чтобы тороидальная катушка с переменным током потребляла энергию. 

Вы это сами до такого догадались? Катушка потребляет энергию, ток холостого хода есть всегда

Я хотел сказать: потребление энергии на излучение (различные тепловые потери нас сейчас не интересуют) нет.

Трансформаторы живьем видел и даже изготавливал и достаточно представляю принцип работы. В общих чертах: первичная катушка (пусть она ближе расположена к сердечнику) питается переменным током. В режиме холостого хода ток в первичной обмотке незначителен и отстает по фазе от напряжения на четверть периода, т.е. активной нагрузки нет. Энергия перекачивается из источника питания в магнитное поле сердечника и обратно, наружу энергия не поступает. Внутри обмотки существует переменное магнитное поле поэтому согласно уравнению rot E = -dB/dt снаружи имеется вихревое электрическое поле. Но потока энергии наружу нет так как снаружи отсутствует магнитное поле. Соответственно вектор BxE равен нулю. Теперь наружную обмотку замыкаем на нагрузку, по ней потечет ток. Этот ток по фазе уже совпадает с фазой напряжения на входе. Этот ток создает магнитное поле в промежутке между обмотками и соответственно вектор BxE не равен нулю - энергия перетекает из первой обмотки во вторую. Также появляется синфазный ток в первой обмотке что означает потребление мощности от источника питания.
 Что же для меня показалось странным: Если учесть конечную скорость распространения электромагнитных волн то процесс потребления энергии от вторичной обмотки начинается раньше чем первичная обмотка начнет ее потреблять от источника питания. Магнитное поле от вторичной обмотки ведь не сразу появится вблизи первичной.
А если запаздывание так велико что фаза магнитного потока сдвинется хотя бы на четверть периода, тогда  ток в первичной обмотке так и останется реактивным, и потребления от источника питания не будет, хотя мы будем отбирать мощность от второй катушки. Ясно только что в конструкциях обычных трансформаторов такого не происходит т.к. расстояния между обмотками очень малы по сравнению с длинной волны.

[SO]

Автор говорит об идеальном случае, где потерь нет. Если взять идеальный, бесконечно-длинный соленоид с током, то снаружи мы поле не обнаружим. С другой стороны ивестно, что магнитное поле может быть только замкнутым. Где же оно замыкается?

Там же, откуда берутся бесконечные соленоиды 

[Rishi]

Jack
правильно сказано,  незамкнутые магнитные силовые линии могут существать только там же где и бесконечнодлинные соленоиды, то есть в математике.
В физике за бесконечнодлинный принимается соленоид, у которого диаметр много меньше длины, но однако при этом теория Максвелла вряд ли нарушается и магнитные силовые линии все равно замкнуты. Если же мы согнем соленоид в тороид, то магнитные силовые линии (при постоянном токе) замкнуться внутри него и снаружи поля быть не должно.
 Но в соответствии с экспериментом интерференционная картина для электронов интерферирующих на щелях между которыми проходит тороид меняется при пропускании тока.  То есть что-то там снаружи все-таки остается. 
 

[SO]

Зависит еще от того как намотать соленоид. Если у нас 10 витков обмотки на 100м соленоида, то ситуация с магнитным полем снаружи будет несколько отличатсья от соленоида с 1000 витками на 1см. Первый случай больше похож на простой проводник, чем на соленоид, естественно поле будет "убегать" наружу в большей степени чем во втором случае.

[Rishi]

Jack
на сколько я понимаю в эксперименте по проверке эффекта Ааронова-Бома отсутствие магнитного поля снаружи гарантируется


 

[Хартиков Сергей]

     Цитата Rishi: "Но в соответствии с экспериментом интерференционная картина для электронов интерферирующих на щелях между которыми проходит тороид меняется при пропускании тока.  То есть что-то там снаружи все-таки остается... на сколько я понимаю в эксперименте по проверке эффекта Ааронова-Бома отсутствие магнитного поля снаружи гарантируется"

     Снаружи гарантируется отсутствие "силового" поля H, но там остается потенциал A. И именно последний влияет на интерференционные опыты с электронами. Отсутствие H гарантирует отсутствие "силового" воздействия на электроны, поэтому это чисто квантовый эффект.

[Balyunov]

     Цитата Rishi: "Но в соответствии с экспериментом интерференционная картина для электронов интерферирующих на щелях между которыми проходит тороид меняется при пропускании тока.  То есть что-то там снаружи все-таки остается... на сколько я понимаю в эксперименте по проверке эффекта Ааронова-Бома отсутствие магнитного поля снаружи гарантируется"

     Снаружи гарантируется отсутствие "силового" поля H, но там остается потенциал A. И именно последний влияет на интерференционные опыты с электронами. Отсутствие H гарантирует отсутствие "силового" воздействия на электроны, поэтому это чисто квантовый эффект.

Есть данные что не только квантовый, но и силовой см. Опыт А.Солунина, А.Костина http://www.trinitas.ru/rus/doc/0231/004a/02310013.htm

[Rishi]

Хартиков Сергей
   

Снаружи гарантируется отсутствие "силового" поля H, но там остается потенциал A.

Чем-то мне это очень напоминает теорию дальнодействия без физического посредника.
Не напомните, что такое векторный потенциал А по отношению к B?

[Rishi]

Balyunov

Есть данные что не только квантовый, но и силовой см. Опыт А.Солунина, А.Костина http://www.trinitas.ru/rus/doc/0231/004a/02310013.htm

   На сколько я понимаю официальная физическая доктрина сомневается в чистоте данного эксперимента поскольку поле может выпирать между витками
Поэтому в эксперименте по проверке эффекта Ааронова-Бома вокруг катушки  ставят еще и магнитный экран.
Вот если бы Солунин и Костин догадались бы так сделать и получили результат - вот это было бы убедительно

[Александр Тимофеев]

Возьмем обыкновенную тороидальную катушку индуктивности. Как известно, если через нее течет постоянный ток, вокруг нее поля нет. Ситуация изменится если ток переменный.

Ваш "парадос" заключается ещё и в том, что если через тороидальную катушку индуктивности течет постоянный ток, то по всей длине провода обмотки катушки ток один и тот же.

если через тороидальную катушку индуктивности течет переменный ток, то по всей длине провода обмотки катушки ток уже никогда не является тем же самым в каждом сечении проводника - там всегда существует конечный набег фазы между смежными сечениями проводника, как бы мала частота колебаний тока не была.

На переменном токе Вы никогда не обеспечите одну и ту же фазу во всех сечениях проводника даже для одного плоского витка охватывающего целиком всю поверхность  магнитопровода.

Поэтому Вы никогда на переменном токе не обеспечите, даже теоретически, гашения поля до нуля вне магнитопровода - там будет поле спадающее по экспоненте.

[Хартиков Сергей]

     Цитата Balyunov: "Есть данные что не только квантовый, но и силовой см. Опыт А.Солунина, А.Костина http://www.trinitas.ru/rus/doc/0231/004a/02310013.htm"

     Если бы существовали указанные эффекты в электродинамике, это означало бы, что 150 лет ее существования можно выкинуть на свалку вместе с доверием к физикам-экспериментаторам и Максвеллу с Лоренцем.
     Если прочитать статью одного из авторов http://moro3ov.chat.ru/gif/solunin.pdf, где он разъясняет суть своих "поправок" к электродинамике, то сразу видна путаница. В частности, он сначала по-другому определяет потенциал A, естественно, выводит другие уравнения движения и, рассматривая задачу о движении заряда в однородном магнитном поле, получает отличный от классического результат. При этом сам же замечает, что причина заключается в другом способе введения потенциала A, и что если перейти к физически измеримым величинам, то получится классический результат. Однако рассматривая далее соленоид, он напрочь забывает об этой особенности и умудряется "открыть" новый эффект.

[Хартиков Сергей]

     Цитата Rishi: "Чем-то мне это очень напоминает теорию дальнодействия без физического посредника.
Не напомните, что такое векторный потенциал А по отношению к B?"

     H = rot A

[Balyunov]

Хартиков С. :

Если прочитать статью одного из авторов http://moro3ov.chat.ru/gif/solunin.pdf, где он разъясняет суть своих "поправок" к электродинамике, то сразу видна путаница. В частности, он сначала по-другому определяет потенциал A, естественно, выводит другие уравнения движения и, рассматривая задачу о движении заряда в однородном магнитном поле, получает отличный от классического результат. При этом сам же замечает, что причина заключается в другом способе введения потенциала A, и что если перейти к физически измеримым величинам, то получится классический результат. Однако рассматривая далее соленоид, он напрочь забывает об этой особенности и умудряется "открыть" новый эффект.

Я не утверждаю что подобные теории разработанные некоторыми авторами верны. Я просто говорю что имеются некоторые опыты и их достаточно много чтобы так просто игнорировать. Получается Сигалов Р.Т., Николаев Г.В., С. Маринов жулики? или просто очень плохие экспериментаторы?

Хартиков С. :

Если бы существовали указанные эффекты в электродинамике, это означало бы, что 150 лет ее существования можно выкинуть на свалку

Как ни странно это звучит, но классическая электродинамика (уравнения Максвелла) не противоречат данным опытам, противоречие появилось с появлением СТО.

Общая идея большинства вышеперечисленных опытов (http://www.trinitas.ru/rus/doc/0231/004a/02310014.htm) , что на провод с током, при определенной конфигурации поля, действует продольная сила. (современная электродинамика отрицает существование продольных магнитных сил). Рассмотрим бесконечный соленоид (или просто достаточно длинный), перпендикулярно его оси к соленоиду подлетает заряд, или, если смотреть с точки зрения заряда, к нему подлетает соленоид. Решая в этом случае уравнения Максвелла получим напряженность электрического поля, показанную на рисунке A. Располагая определенным образом провод с током, например по касательной к поверхности соленоида, (а поскольку ток это движение зарядов, каждый заряд "увидит картинку A") получим продольную силу.

Релятивистская электродинамика уже утверждает что, снаружи  соленоида полей E и H нет никогда (если конечно величина тока через соленоид не меняется). Как это получается? Мы же только что видели что согласно уравнениям Максвелла, снаружи соленоида для движущегося наблюдателя, по крайней мере электрическое поле есть. Очень просто: СТО говорит что движущийся провод с током не электронейтрален. Провода соленоида, таким образом создают поле, показанное на рисунке B. Сумма полей A и B (рис C), как раз не содержит полей снаружи.

Мне кажется на самом деле полной компенсации нет (поле В не в точности равно -A) и, таким образом, внутри соленоида все почти совпадает с релятивистской электродинамикой. А вот снаружи на фоне отсутствия других полей "вылазят" различные продольные эффекты.

Все же будем надеяться что количество экспериментов возрастет и их уже нельзя будет игнорировать.

[Balyunov]

Rishi:

На сколько я понимаю официальная физическая доктрина сомневается в чистоте данного эксперимента поскольку поле может выпирать между витками
Поэтому в эксперименте по проверке эффекта Ааронова-Бома вокруг катушки  ставят еще и магнитный экран.
Вот если бы Солунин и Костин догадались бы так сделать и получили результат - вот это было бы убедительно

Да им и не надо было мерить отклонение луча, достаточно отметить изменение тока луча - на это обычное магнитное поле неспособно.