Заряд

Чтобы понять, как будет выглядеть напряжённость результирующего поля вокруг обоих проводов, рассмотрим, что будет происходить с вихрями в этой ситуации. Из рисунка 1 видно, что в промежутке между проводами вихри движутся навстречу друг другу, а снаружи проводов вихри движутся в одном направлении.

На рис. 2 изображены эпюры скоростей движения вихрей на прямой, проходящей через центры сечения проводов. Из этого рисунка видно, что на этой прямой между центрами проводов движение вихрей будет замедляться, а в центре между проводами движения вихрей не будет совсем. С внешней стороны проводов наоборот, направление движения вихрей совпадает, и скорость их движения увеличивается. Из нашего предположения следует, что пропорционально изменению скорости движения вихря изменяется и напряжённость вихревого поля. И результирующая эпюра скоростей движения вихря от обоих проводов будет также являться и графиком напряжённости результирующего вихревого поля, на прямой проходящей через центры проводов.

На рис. 2 синим цветом, изображена эпюра скоростей движения вихрей от правого провода, чёрным цветом – от левого провода, зелёным цветом нарисована результирующая эпюра скоростей от обоих проводов.

Из этого графика, напряжённость результирующего поля в центре между проводами оказывается равной нулю. С внешней стороны проводов напряжённость результирующего поля увеличивается. В результате, на провода начинает действовать сила, заставляя их перемещаться из области с большей напряжённостью поля в область с меньшей напряжённостью поля. Мы воспринимаем это, как притяжение.

На рис. 3 чёрным цветом изображены линии с одинаковой напряжённостью поля для левого провода, синим цветом – для правого провода. 

При этом вокруг проводов возникает общее для них обоих движение энергии, т.е. вокруг обоих проводов возникает один общий для них вихрь. На рис. 1. линии с одинаковой напряжённостью результирующего поля, а, следовательно, с одинаковой скоростью движения энергии этого поля изображены зелёным цветом.

Теперь рассмотрим случай, когда ток в проводах течёт в противоположных направлениях. В сечении провода и вихри вокруг них будут выглядеть как на рис. 3. У обоих проводов левое вращение вихрей по ходу тока. В сечении, мы видим, в левом проводе вращение против часовой стрелки и ток идёт от нас. В правом проводе вращение по часовой стрелке и ток идёт к нам.

Из рисунка видно, что в промежутке, между проводами, направление вращения вихрей от обоих проводов совпадает, они движутся в одном направлении. В этом промежутке модули скоростей вращения вихрей складываются, т.е. скорость вращения вихрей в этом промежутке возрастает, а вместе с этим возрастает и напряжённость поля.

На рис. 4 чёрным цветом изображены линии с одинаковой напряжённостью результирующего поля.

Снаружи проводов вихри движутся навстречу друг другу, и их скорость в этой области пространства уменьшается, а соответственно уменьшается и напряжённость поля. Концентрические окружности равной напряжённости поля смещаются к центру между проводами и будут выглядеть, как на рис. 4. В этом случае, на провода опять будет действовать сила, выдавливающая их из области с большей напряженностью поля в область с меньшей напряжённостью поля. Мы воспринимаем это, как отталкивание.

Из этого материала следует, что и притяжение и отталкивание, т.е. проявление действия заряда, можно объяснить взаимодействием вихрей вихревого поля. При этом, передвижение проводов с током происходит из области с большей напряжённостью поля в область с меньшей напряжённостью поля. Почему же движение проводов с током происходит таким образом?

2. Сила взаимодействия между проводами с током. Движение тел происходит под действием сил. Сила – это давление на тело со стороны внешней среды. В данном случае, внешней средой является вихревое поле. Следовательно, вихревое поле и возбуждает силу, действующую на провода. Но как вихревое поле может возбуждать силу? Для этого определим, что представляет собой вихревое поле. Из нашего предположения, вихревое поле создаёт заряд. Заряд – это энергия. Заряд создаётся вихрем, а вихрь – это движущаяся энергия. Следовательно, вихревое поле – это движущаяся энергия.

Но почему энергия движется? Тепло тоже является энергией. Тепло всегда движется из области с большей температурой в область с меньшей температурой. Но что значит большая и меньшая температура? Большая температура – это большее количество энергии в единице объёма, а меньшая температура – это меньшее количество энергии в единице объёма. Т.е. разная температура – это разная плотность энергии. И энергия всегда движется из области с большей её плотностью в область с меньшей её плотностью. Такое явление называется энтропией.

При этом область с большей плотностью энергии создаёт большее её давление, чем область с меньшей её плотностью. Под действием этой разности давления и происходит перемещение всех видов энергии, а также тел, в том числе и тел, которые имеют заряд. Следовательно, сила, действующая на провода с током, является силой давления, и возникает она в результате разной плотности энергии с противоположных сторон проводов, возникающей при взаимодействии вихрей вихревого поля от этих проводов.

Чем больше будет разность плотности энергии между двумя точками с противоположных сторон провода, тем больше будет сила, действующая на провод. Сила также будет зависеть от расстояния между этими точками. Чем меньше будет расстояние между точками с той же плотностью энергии, тем больше будет эта сила. Т.е. эта сила будет пропорциональна разности плотности энергии в этих точках и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Разность плотности энергии между двумя точками делённая на расстояние между ними является скоростью изменения плотности энергии между этими точками. Следовательно, сила, действующая на провода, пропорциональна скорости изменения плотности энергии вокруг них.

Давление энергии вихревого поля на проводник с током происходит также, если этот проводник находится один в пространстве. В этом случае давление вихревого поля со всех сторон на провод будет одинаковое, и силы, действующие на него со всех сторон, будут тоже одинаковые. В результате, все силы, действующие на провод с током, будут уравновешены, и перемещение этого провода в пространстве происходить не будет.

3. Точечный заряд. Если заряд возникает в результате движения энергии в форме вихря, то, следовательно, энергия и из точечного источника заряда тоже должна двигаться в форме вихря.

Движение энергии в такой форме может происходить, если она, выходя из точечного источника, будет распадаться на несколько лучей. Эти лучи можно рассматривать, как проводники с током, т.к. по ним будет стекать заряд из-за разности потенциалов в точке, в которой находится источник энергии, и точках, находящихся на каком-то расстоянии от него. Движение заряда – это есть ток. Вокруг таких лучей возникает вихревое поле, которое образуется вокруг обычного проводника с током. Исходя из геометрических возможностей пространства, вихревое поле одного луча будет распространяться внутри фигуры в форме конуса с вершиной в точке, откуда распространяется энергия, а луч будет осью этого конуса. Назовём эти конуса конусами распространения заряда.

Чтобы заряд равномерно распространялся во все стороны, эти лучи должны равномерно распределяться на сфере, в центре которой находится этот источник энергии. Т.е. лучей должно быть столько, на сколько равных частей можно разделить поверхность сферы. Все вихри в такой модели заряда будут вращаться в одну сторону, если смотреть из точки выхода луча по направлению распространения заряда, или  все влево или все вправо. И тогда между лучами будут действовать силы притяжения, как между проводниками с одинаковым направлением тока.

При движении энергии в конусах распространения заряда, она создаёт определённое давление в конусах. Если количество энергии движущейся в конусах является одинаковым, то и давление энергии на одинаковом расстоянии от центра заряда в конусах будет тоже одинаковым. Это давление энергии будет возбуждать силы отталкивания между лучами. Т.е. между лучами будут действовать как силы притяжения, так и силы отталкивания.

Силы притяжения и силы отталкивания между лучами не будут давать лучам произвольно откланяться от своего месторасположения. В результате, лучи в такой модели точечного заряда оказываются жёстко зафиксированными относительно друг друга.

По мере удаления вихря от центра источника энергии, он будет растягиваться от оси вращения к стенке конуса под действием разности потенциалов между осью конуса, по которой стекает заряд, и стенкой конуса, по которой не происходит движение энергии. В результате, диаметр вихря, с удалением от центра источника энергии, увеличивается, а скорость движения энергии в конусах распространения заряда будет уменьшаться пропорционально расстоянию от центра источника энергии. Если предположить, что энергия состоит из частиц, то траектория любой частицы энергии в этом вихре будет выглядеть, как раскручивающаяся спираль.

Пройдя какое-то расстояние от центра источника энергии, вихрь коснётся стенки конуса. В других конусах произойдёт тоже самое. Если заряд распространяется в однородной среде и взаимодействия между ним и другими зарядами не происходит, то скорость распространения заряда во всех конусах будет одинаковой. В результате, на каком-то расстоянии от центра, образуется концентрическая сфера из вихрей. Т.к. все вихри вращаются в одну сторону, то на этой сфере они будут вращаться навстречу друг другу. На рис. 5 изображена развёртка такой сферы.

При встрече вихрей друг с другом на такой сфере возможны два варианта событий, которые могут произойти с вихрями. Первый вариант: при встрече направление движения вихрей не изменяется, диаметр вихрей продолжает увеличиваться, а скорость их движения продолжает уменьшаться. При этом варианте, после встречи вихри начинают пересекаться и перемешиваться, и такое движение энергии уже не будет являться вихревым. Это будет какая-то более сложная форма движения. Но в этом случае, энергия теряет заряд.

Чтобы заряд сохранялся, необходимо чтобы после встречи вихрей, вихревое движение или сохранялось, или если оно прерывается, возобновлялось опять. Второй вариант может происходить, если вихри при встрече будут отражаться друг от друга, и отражение энергии будет происходить к оси вращения конуса и в направлении от центра заряда. В этом случае отражённая энергия будет опять концентрироваться у осей конусов на каком-то расстоянии за сферой отражения.

В результате разности потенциалов между сконцентрированной отражённой энергией и областями, расположенными на расстоянии от места концентрации энергии в сторону противоположную от центра источника энергии, эта энергия опять будет распространяться в радиальных направлениях по тем же самым лучам, по которым она двигалась до отражения. Вокруг этих лучей опять будет образовываться вихревое движение. Между вихрями опять будут возникать силы притяжения и отталкивания, которые будут жёстко фиксировать вихри между собой. 

Вращение вихрей опять будет начинаться у оси конусов, и весь вышеизложенный цикл будет опять повторяться, заканчиваясь уже другой сферой, затем следующий цикл и т.д. Этот вариант является единственным, при котором сохраняется вихревое движение энергии точечного источника заряда, и, следовательно, именно так это движение и происходит. Т.е. энергия в конусах распространения заряда движется не сплошным потоком, а импульсами, и разрушение сплошного потока энергии происходит в результате столкновения и отражения вихрей на сферах. Назовём эти сферы сферами отражения.

Отражение вихрей может происходить только до тех пор, пока энергия вихрей является упругой. Упругость энергии пропорционально её плотности. С удалением вихрей от центра источника энергии, плотность энергии уменьшается, а вместе с ней уменьшается и её упругость, и на определённом расстоянии от центра заряда упругость энергии становится такой, при которой отражение вихрей прекращается. Такое движение энергии уже было рассмотрено выше. Вихри начинают перемешиваться, вихревое движение нарушается и в этой области энергия теряет свой заряд. Из этого следует, что энергия имеет заряд только до определённой её плотности.

Пропорционально плотности энергии изменяется также скорость её движения. Поэтому прекращение отражения энергии на сферах, и потерю энергией заряда, можно связывать также со скоростью её движения. Т.е. энергия обладает зарядом только до определённой скорости её движения. Назовём скорость движения энергии, при которой она не имеет заряд нейтральной скоростью.

4. Знак заряда. Т.к. вращение может быть только двух видов: или правым, при котором вращение вихря происходит по часовой стрелке по отношению к направлению его поступательного движения, или левым, при котором вращение вихря происходит против часовой стрелки по отношению к направлению его поступательного движения, то и заряды могут быть только двух видов. В современной физике они называются положительный и отрицательный заряды.

Отсюда, положительный и отрицательный заряды отличаются тем, что при одинаковом направлении поступательного движения вихрей, они имеют противоположные направления их вращательного движения. А при одинаковом направлении вращательного движения вихрей – противоположные направления их поступательного движения. И если у вихря один из этих параметров меняется, то заряд вихря меняет свой знак. Если меняются оба параметра вихря, то заряд вихря своего знака не меняет.

5. Взаимодействие точечных зарядов с одинаковым знаком. Рассмотрим, как может происходить взаимодействие между двумя точечными зарядами, строение которых было рассмотрено выше. Из принципа суперпозиции полей, результирующая напряжённость поля в любой точке вокруг этих зарядов будет равна сумме напряжённости полей от каждого из зарядов. На рис. 6 изображены графики напряжённости полей двух точечных зарядов и график напряжённости результирующего поля вокруг них.

Из этих графиков видно, что напряжённость результирующего поля в промежутке между зарядами больше напряжённости результирующего поля снаружи зарядов. Такое результирующее поле будет приводить к отталкиванию зарядов друг от друга.                                      r

На рис. 6 чёрная и синяя кривые – графики напряжённости полей двух точечных зарядов. Зелёная кривая – график напряжённости результирующего поля.

Т.к. напряжённость поля пропорциональна скорости движения вихрей, то, следовательно, в промежутке между зарядами результирующая скорость движения вихрей является больше результирующей скорости движения вихрей снаружи зарядов. Рассмотрим, как может увеличиваться скорость движения вихрей между точечными зарядами.

Т.к. вихри распространяются в конусах распространения заряда, то и взаимодействие между точечными зарядами может происходить только через конуса распространения заряда, направленные навстречу друг другу. Назовём конуса распространения заряда, через которые происходит взаимодействие, конусами взаимодействия. Вращение вихрей у одноимённых зарядов имеет одинаковое направление по ходу распространения заряда, следовательно, движение вихрей в конусах взаимодействия будет происходить навстречу друг другу. Т.е. и поступательное движение вихрей и вращательное их движение происходит навстречу друг другу. Чтобы столкновения вихрей при этом не происходило, энергия от обоих вихрей должна двигаться параллельно друг другу.

Вихрь – это движение энергии в виде спирали, т.е. это такое движение энергии, при котором существуют плотные слои энергии и разряжённые её слои. И если при движении вихрей навстречу друг другу, плотные слои от одного вихря будут двигаться в промежутках между плотными слоями другого вихря, то их пересечения и столкновения происходить не будет. При этом относительная скорость движения вихрей становится равна сумме скоростей движения обоих вихрей, а напряжённость результирующего поля – сумме напряжённостей обоих полей. Это  приводит также к увеличению плотности энергии между зарядами.

Следовательно, движение встречных вихрей с одинаковым знаком заряда в промежутке между зарядами происходит в промежутках между плотными слоями энергии встречного вихря. Из этого материала также следует, что напряжённость вихревого поля пропорциональна не только абсолютной скорости движения вихрей, но и их относительной скорости.

С увеличением напряжённости вихревого поля в этих конусах, будут увеличиваться и силы притяжения между соседними конусами распространения заряда и этими конусами. Но с увеличением плотности энергии в конусах взаимодействия, увеличивается и давление в них, а вместе с ним и силы отталкивания между этими и соседними конусами. В результате, увеличение сил притяжения между конусами распространения заряда компенсируется увеличением сил отталкивания между ними, и диаметр конусов взаимодействия точечных зарядов остаётся без изменения.

С внешней стороны зарядов, поступательное и вращательное движение вихрей от обоих зарядов, происходит в одном направлении, и в этой области происходит сложение их векторов скорости. При этом напряжённость результирующего поля будет тоже равна сумме напряжённостей обоих полей.

Из этого материала следует одно из свойств вихрей: вихри с одинаковым направлением вращения по ходу движения, т.е. с одинаковым знаком заряда, независимо от того движутся они навстречу друг другу или в одном направлении, всегда увеличивают напряжённость поля и заряд друг друга. А из этого следует, что в результате взаимодействия заряженных частиц или тел, с одинаковым знаком заряда, между ними происходит обмен  энергией.

Отсюда, если система из заряженных частиц или тел с одинаковым знаком заряда является замкнутой, то, сколько энергии получает каждая частица или тело от окружающих частиц или тел, столько же энергии эта частица или тело отдают в окружающее пространство, т.е. окружающим частицам или телам. В такой замкнутой системе между частицами или телами существует энергодинамическое равновесие.

6. Взаимодействие зарядов с противоположными знаками. Из принципа суперпозиции полей, напряжённость результирующего поля, в промежутке между зарядами с противоположными знаками, будет меньше напряжённости результирующего поля снаружи зарядов, в результате чего и происходит их движение навстречу друг другу. Рассмотрим, что при этом происходит с вихрями в конусах взаимодействия этих зарядов.

Т.к. вихри имеют противоположные знаки заряда и поступательное движение вихрей от обоих зарядов происходит навстречу друг другу, то вращательное движение вихрей от обоих зарядов происходит в одном направлении. При встрече таких вихрей, плотные слои энергии от обоих вихрей столкнутся друг с другом. При этом дальше поступательное движение вихрей продолжаться не сможет. Отразиться в обратном направлении вихри тоже не могут, т.к. со стороны зарядов в эту область поступают новые слои энергии, которые давят на впереди идущие её слои. В результате, поступательное движение вихрей в месте их столкновения прекращается, и в конусах взаимодействия возникает большее давление энергии, чем в соседних конусах распространения заряда.

Вращательное же движение энергии будет продолжаться, т.к. вращение происходит в одном направлении. При этом скорость вращательного движения энергии в этих конусах не изменяется, а, следовательно, не изменяются и силы притяжения между конусами взаимодействия и соседними конусами распространения заряда. В результате, силы давления от конусов взаимодействия на соседние конуса распространения заряда становятся больше сил притяжения между ними.

Под действием большего давления энергии в конусах взаимодействия, энергия, в месте столкновения вихрей, начинает выдавливаться от оси вращения в плоскости, перпендикулярной этой оси, и диаметр конусов взаимодействия начинает увеличиваться. С увеличением диаметра конусов взаимодействия, скорость движения энергии в них уменьшается, а вместе с ней, уменьшаться и сила притяжения между конусами взаимодействия и соседними конусами у каждого заряда.

Между остальными конусами распространения заряда силы притяжения остаются прежними. В результате, под действием этих, теперь уже больших сил притяжения, все конуса распространения заряда у обоих точечных зарядов сжимаются в один конус, вершины которых будут направлены навстречу друг другу.

На рис. 7 показано сечение одного из зарядов плоскостью через центр этого заряда и осью конуса взаимодействия. Синими стрелкам показаны силы притяжения между конусами распространения заряда в поле этого заряда.

Рис. 7.а – заряд до взаимодействия, силы притяжения между конусами распространения заряда одинаковые. Рис. 7.b – силы притяжения между конусом «А» и соседними конусами распространения заряда меньше, чем между другими конусами распространения заряда. Рис. 7.c – все конуса распространения заряда свернулись в один конус. Форма заряда из сферического превратилась в конусообразную или полусферическую.

Распространение энергии у каждого заряда теперь начинает происходить только через один конус, и это распространение у обоих зарядов будет происходить в направлении противоположном друг другу. Напряжённость поля в этих направлениях будет максимальной, т.к. вся энергия зарядов распространяется через эти конуса. А перед вершинами конусов напряжённость поля будет равна нулю. В результате, заряды начинают двигаться навстречу друг другу.

Из этих примеров следует, что притяжение и отталкивание при взаимодействии точечных зарядов тоже можно объяснить взаимодействием вихрей вихревого поля.

7. Образование вихря. Однако возникает вопрос, почему движение энергии происходит именно в форме вихря? Попробуем разобраться в этом. Представим себе, что где-то в пространстве возникает какое-то скопление энергии. И эта энергия, под действием разности её плотности в месте появления и её плотности в окружающем пространстве, начинает распространяться в окружающее пространство. Распространяется эта энергия без вихрей. Плотность энергии, в радиальных от источника энергии направлениях, будет изменяться обратно пропорционально квадрату расстояния от источника энергии, а поверхности с одинаковой плотностью будут иметь форму сфер.

Возможно, что эти сферы будут совершенно правильной формы, т.е. скорость распространения этой энергии во всех направлениях будет совершенно одинаковой. Но это маловероятно. Более вероятно, что в отдельных направлениях скорость движения энергии будет превышать её среднюю скорость. И тогда, в этих направлениях на сферах с одинаковой плотностью энергии появятся выпуклости (рис. 8.а). Вершины выпуклостей будут также являться точками с большей плотностью энергии на сфере с большим радиусом и с меньшей плотностью энергии.

На рис. 8 изображена схема образования вихря на участке сферы в двух проекциях. Синими стрелками обозначено направление, в котором произошло отклонение от правильной формы движения энергии. Зелёными стрелками обозначена вновь возникающая в этой ситуации разность плотностей энергии.

В результате, между этими точками с большей плотностью и поверхностью сферы с меньшей плотностью образуется разность плотности энергии. Под действием этой возникшей разности плотности, энергия начинает двигаться также и по поверхности этой сферы, т.е. перпендикулярно радиальному направлению движения энергии, в котором произошло увеличение скорости. Выпуклость начинает расширяться.

Если при расширении выпуклости в каком-то одном направлении скорость движения энергии будет больше, чем в других направлениях, то в этом направлении на выпуклости возникнет гребень (рис. 8.b). Между этим гребнем и пространством с обоих сторон гребня возникнет новая разность плотности энергии. Под действием этой разности плотности, гребень тоже начинает расширяться. И, если при этом скорость расширения в одном направлении окажется больше, чем в другом, то гребень начинает поворачиваться вокруг радиального направления движения энергии (рис. 8.с).

При этом разность плотности энергии в гребне и перед фронтом гребня, будет сохраняться. Т.е. направление этой разности плотности тоже будет поворачиваться вместе с поворотом фронта гребня. Направление наибольшей разности плотности энергии в гребне и перед фронтом гребня будет перпендикулярно фронту гребня. В результате, вокруг выпуклости на сфере появляется вращательное движение энергии. В это же время, тоже под действием разности плотности энергии, происходит также радиальное от центра источника движение энергии. Результирующее движение от обоих этих видов движения будет вихрь.

Из этого примера следует, что причиной образования вихря является неравномерное движение энергии в безвихревой форме. Дальнейшее существование вихря происходит уже под действием разности плотности энергии в гребне вихря и перед его гребнём. Из этого следует, что образование вихря может происходить только в направлении уменьшения плотности энергии.

Выпуклости на сфере становятся лучами, о которых говорилось в начале главы, и по которым стекает заряд, т.е. осями вращения вихря. При образовании вихрей, у одной части конусов может возникнуть правое направление вращения вихрей, у другой – левое. Вихри тех конусов, количество которых будет меньше, будут выдавлены вихрями конусов, которых будет больше, т. к. конуса с разным направлением вращения вихрей отталкиваются друг от друга. В конечном итоге, точечный заряд будет иметь только одно направление вращения вихря во всех конусах.

Если количество конусов, после выдавливания конусов с противоположным вращением вихрей, будет таким, при котором они не будут делить сферу на равные части, то силы притяжения и отталкивания между разными конусами распространения заряда будут неодинаковым. И там, где эти силы отталкивания между конусами распространения заряда будут меньше, произойдёт слияние конусов, и перераспределение энергии между оставшимися конусами. Когда количество конусов становится таким, при котором они будут делить сферу на равные части, все силы, действующие между конусами распространения заряда, становятся одинаковыми, и состояние точечного заряда стабилизируется.

8. Пульсирующее поле. Если энергия от источника точечного заряда распространяется постоянно, то пространство вокруг точечного заряда будет состоять из импульсов энергии и сфер отражения. Вот такая структура энергии в пространстве и является тем, что называется полем точечного заряда. Такое поле может быть двух типов. В поле от непрерывного точечного источника энергии, импульсы и сферы отражения будут тоже непрерывными. Такое поле будет представлять собой стоячие волны энергии в пространстве. Напряжённость такого поля в любой точке пространства будет иметь постоянную величину.

Если же энергия от источника точечного заряда распространяется в виде бегущих волн, то импульсы и сферы отражения в пространстве постоянно не существуют. При таком виде движения энергии, в пространстве существует только та часть импульса, в которой находится волна энергии. Когда эта волна подходит к точке пространства, где находится начало импульса, то вся энергия волны оказывается сконцентрированной во вращающейся точке на оси конуса распространения заряда. Затем, по мере продвижения волны, возникают другие части импульса, а те части импульса, откуда волна уходит, исчезают. Когда волна доходит до сферы отражения, то возникает сфера отражения и происходит отражение энергии в волне. После отражения, энергия волны опять концентрируется у оси конуса, начиная новый импульс, и т.д.

Сзади этой волны движется другая волна, которая опять формирует этот импульс, за ней следующая волна, и т.д. В таком поле через любую точку пространства периодически проходит очередная волна, и в этой точке пространства постоянно происходят колебания напряжённости поля. При этом в каждой точке импульса амплитуда этих колебаний будет постоянная, а в разных точках импульса она будет разная, и она будет пропорциональна диаметру вихря в этих точках. Назовём такое поле пульсирующим полем.

9. Движение вихря в конусе распространения заряда. Рассечём конус, в котором распространяется волна энергии в виде вихря, плоскостью проходящую через вершину конуса (точку из которой распространяется энергия) и диаметр конуса. Изменение диаметра вихря в волне в сечении конуса будет выглядеть примерно, как на рис. 9.

Диаметр вихря на каждой последующей сфере отражения оказывается больше, чем на предыдущей. Увеличение диаметра вихря на каждой последующей сфере отражения приводит к снижению скорость движения вихря на ней. Пропорционально изменению скорости движения вихря на сфере отражения, изменяется и скорость движения отражённой энергии за этой сферой. В результате, начальная скорость движения энергии вихря каждого последующего импульса оказывается меньше начальной скорости движения энергии вихря предыдущего импульса.

С уменьшением скорости движения вихря и увеличением длины импульса, увеличивается время, за которое образуется каждый последующий импульс, т.е. увеличивается период каждого последующего импульса. Также увеличивается и время между отражениями на каждой последующей сфере, т.е. период возникновения каждой последующей сферы отражения. Частота каждого последующего импульса и частота возникновения каждой последующей сферы отражения, при этом уменьшается. Отсюда, сферы отражения, которыми заканчивается каждый импульс, образуются не одновременно, а каждая сфера образуется со своей частотой.

Скорость движения энергии в вихре обратно пропорциональна радиусу вращательного движения вихря. Радиус вращательного движения вихря периодически изменяется, но в конце каждого импульса на сфере отражения, с удалением вихря от центра источника заряда, он увеличивается. В результате, средний радиус вращательного движения вихря, с удалением его от центра источника заряда, увеличивается пропорционально расстоянию от этого центра, а средняя скорость его движения – уменьшается пропорционально расстоянию от этого центра. Т.е. средняя скорость движения энергии от точечного источника заряда изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра источника заряда.

10. Величина заряда. В выше изложенном материале было установлено, что заряд – это свойство энергии движущейся в форме вихря, а поле – это движущаяся энергия. В современной физике заряд характеризуется величиной заряда, а поле – напряжённостью и потенциалом поля в точке. Рассмотрим, какие параметры энергии отражают эти характеристики заряда и поля.

Т.к. заряд это свойство энергии, то чем больше энергии будет выходить из источника энергии за единицу времени, тем естественно больше будет величина заряда. Из этого следует, что величина заряда пропорциональна количеству энергии, выходящей из источника заряда за единицу времени. Энергия – это то, из чего состоит материя. Одной из количественных характеристик материи является масса. Следовательно, заряд пропорционален массе энергии, выходящей из источника заряда за единицу времени. Т.е. заряд пропорционален массе энергии и скорости её движения. Произведение массы энергии на скорость её движения является импульсом энергии. Следовательно, заряд пропорционален импульсу энергии.

Заряд создаётся вихревым движением энергии. Вихревое движение характеризуется моментом импульса. Т.к. момент импульса наиболее полно характеризует вихревое движение, то момент импульса энергии и должен быть параметром, который отражает величину заряда.

Проверим это предположение. Рассмотрим, как изменяется величина заряда и момент импульса энергии при изменении расстояния от центра источника заряда. Рассмотрим такое изменение для точечного источника заряда. Т.к. заряд никуда не исчезает, то величина заряда от точечного источника на любой концентрической сфере, центом которой является центр источника заряда, будет такой же, как и в центре этого источника. Т.е. величина заряда на любой концентрической сфере, центр которой является центр источника заряда, является одинаковой. И т.к. площадь сферы, с увеличением её радиуса, увеличивается пропорционально квадрату радиуса сферы, то плотность заряда на ней уменьшается пропорционально квадрату радиуса сферы.

Для расчёта момента импульса энергии точечного заряда представим, что поток энергии, движущийся от источника заряда, состоит из отдельных бесконечно малых частиц энергии. Каждая такая частица имеет массу, а значит, обладает импульсом. Эти частицы в конусе распространения заряда движутся по  спирали и поэтому обладают также моментом импульса относительно какой-либо неподвижной точки.

В конусе распространения заряда такой наиболее удобной точкой является точка в вершине конуса. Эта точка является общей для всех конусов распространения заряда, а, следовательно, и всего точечного заряда в целом. Эта точка является центром точечного заряда, и если мы выбираем эту точку, то момент импульса всех бесконечно малых частиц энергии от точечного источника будет вычисляться относительно одной точки.

Импульс каждой бесконечно малой частицы энергии равен произведению массы частицы на скорость её движения. Момент импульса такой частицы энергии относительно центра источника заряда равен векторному произведению радиус-вектора этой частицы от цента источника, на импульс частицы.

С удалением частицы энергии от центра источника заряда, средняя скорость движения частицы уменьшается обратно пропорционально расстоянию от этого центра, а масса частицы остаётся неизменной. В результате, импульс частицы, с удалением частицы от центра источника заряда, изменяется обратно пропорционально расстоянию частицы от этого центра.

Радиус-вектор частицы, с удалением частицы энергии от центра источника заряда, увеличивается пропорционально расстоянию частицы от этого центра. В результате, момент импульса частицы, т.е. произведение радиус-вектора частицы на её импульс, с удалением частицы от центра источника заряда, остаётся неизменным.

Для всего точечного источника заряда, импульс и момент импульса энергии, на любой концентрической сфере будет равен сумме импульсов и сумме моментов импульсов всех частиц энергии, одновременно находящихся в любой момент времени на концентрической сфере. Т.к. количество частиц энергии в процессе движения от источника заряда не изменяется, то импульс энергии всего точечного источника заряда будет изменяться обратно пропорционально расстоянию от центра источника заряда до поверхности сферы, т.е. радиусу сферы. Момент же импульса не будет зависеть от радиуса сферы, и на любой концентрической сфере будет одинаковым.

Т.е. момент импульса энергии, как и заряд на концентрических сферах, с увеличением радиуса концентрической сферы, не изменяется. Следовательно, момент импульса энергии и является характеристикой, которая отражает величину заряда. Однако момент импульса энергии является векторной величиной, а полный заряд источника энергии является скалярной величиной.

Момент импульса каждой бесконечно малой частицы энергии является векторной величиной. Однако для точечного источника заряда, эти вектора моментов импульсов частиц энергии имеют взаимно противоположные направления, поэтому суммарный вектор момента импульса оказываются равными нулю. Скалярная же величина этого вектора не равна нулю. В результате, величина заряда от точечного источника равна скалярной величине момента импульса энергии относительно центра источника заряда. Скалярная величина заряда от точечного источника энергии численно равна сумме моментов импульсов всех бесконечно малых частиц энергии, одновременно находящихся на любой концентрической сфере, относительно центра источника заряда.

11. Характеристики поля. Потенциал поля в точке является скалярной величиной, и с удалением точки от источника точечного заряда, изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра источника заряда. У энергии в точке только один параметр является скалярной величиной, это масса энергии в точке. Потенциал же, как было установлено в первой главе, пропорционален также скорости движения энергии. Однако скорость является векторной величиной, и поэтому не может прямо отражать потенциал энергии в точке.

Энергия в точке не находится постоянно, а проходит через точку, поэтому можно говорить только о такой массе энергии, которая проходит через точку за какой-то промежуток времени. Такая масса с одной стороны является скалярной величиной, а с другой стороны она пропорциональна скорости движения энергии. Назовём такую массу динамической массой. Рассмотрим, как изменяется динамическая масса энергии, с удалением точки от источника заряда.

Будем рассматривать изменение динамической массы энергии в точке с условием, что объём точки в любой области поля является одинаковым. В этом случае, если бы скорость движения энергии, с удалением её от источника заряда не изменялась, т.е. была бы постоянной, то динамическая масса энергии в точке изменялась бы обратно пропорционально квадрату расстояния от точки до центра источника заряда.

Но т.к. скорость движения энергии, с удалением её от источника заряда уменьшается, то динамическая масса энергии в любой точке поля будет меньше, чем если бы скорость движения энергии, с удалением её от источника заряда, не изменялась. Это уменьшение динамической массы будет пропорционально уменьшению скорости движения энергии. Т.е. динамическая масса энергии, при уменьшении скорости её движения, в любой точке будет равна частному от деления динамической массы энергии в этой точке при постоянной скорости, на величину уменьшения скорости в ней.

Скорость движения энергии уменьшается обратно пропорционально расстоянию в первой степени. Разделив величину обратно пропорциональную квадрату расстояния, на величину обратно пропорциональную расстоянию в первой степени, получим, что динамическая масса энергии, с удалением точки от источника заряда, будет изменяться обратно пропорционально расстоянию в первой степени. Т.е. она будет изменяться так же, как изменяется потенциал поля в точке, с удалением точки от источника заряда. Следовательно, потенциал поля в точке показывает, какая масса энергии проходит через точку за единицу времени.

Если же точка имеет объём равный единице, то динамическая масса энергии будет равна плотности энергии, проходящей через точку за единицу времени. Назовём эту плотность динамической плотностью. В этом случае потенциал поля будет показывать, какова плотность энергии, проходящей через точку за единицу времени. Эта характеристика является более универсальной, т.к. она не зависит от размеров точки. Отсюда, потенциал поля пропорционален динамической плотности энергии.

Напряжённость поля является векторной величиной, и с удалением точки от источника заряда, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от источника заряда. Напряжённость поля – это силовая характеристика поля. В первой главе было установлено, что сила пропорциональна скорости изменения плотности энергии, следовательно, и напряжённость поля в точке пропорциональна скорости изменения плотности энергии в ней.

Известно также, что напряжённость поля равна скорости изменения потенциала. Потенциал пропорционален динамической плотности энергии. Из этого следует, что напряжённость поля пропорциональна не просто скорости изменения плотности энергии, а скорости изменения динамической плотности энергии. Следовательно, и сила, действующая на заряд, пропорциональна скорости изменения динамической плотности энергии. Скорости являются векторными величинами, и скорость изменения динамической плотности энергии, как и напряжённость поля, тоже является векторной величиной.

Динамическая плотность энергии, как было установлено выше, в поле точечного источника заряда изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра источника заряда. Скорость изменения динамической плотности энергии является первой производной от динамической плотности энергии, поэтому с удалением точки от источника заряда, она изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от источника заряда. Т.е. с удалением точки от источника заряда, эта скорость изменяется так же, как изменяется напряжённость поля и сила, действующая на заряды в этой точке.

И потенциал, и напряжённость поля, пропорциональны только скорости движения энергии, и не зависят от направления вращательного и поступательного движения энергии. Т.е. они не зависят от знака заряда, который создаёт этого поле. А из этого следует, что поле не зависит и от того, в какой форме происходит движение энергии этого поля. Следовательно, любое движение энергии, происходит ли оно в форме вихря или в безвихревой форме, создаёт поле. Однако свойства этих полей будут разными, и они уже будут зависеть от формы движения энергии в них.

12. Направление движения энергии. Из материала рассмотренного выше, движение энергии в пространстве происходит под действием разности её плотности в пространстве, и от знака заряда не зависит. А из этого следует, что движение энергии происходит не от положительного заряда к отрицательному или от отрицательного заряда к положительному, а только из области с большей плотностью энергии в область с меньшей плотностью энергии. Электрод, который в современной физике называется положительным электродом, на самом деле является электродом с большим потенциалом, а электрод, который называется отрицательным электродом – является электродом с меньшим потенциалом.

13. Формы поля. Для разных форм источника энергии, распределение заряда в пространстве является разным. Т.е. форма поля от разных форм источника заряда является разной. Основными формами источника энергии являются: точечный источник энергии, проводник с током для пространства снаружи проводника, и электрод с большим потенциалом для пространства внутри проводника. Также будем называть и поля, возникающие вокруг этих форм источника энергии: поле точечного источника энергии, поле вокруг проводника с током и поле внутри проводника с током.

14. Потенциальное поле. Поле – это направленное движение энергии. Чтобы между электродами такое движение энергии могло происходить, необходимо чтобы между ними существовала разность потенциалов. Если к плоскому конденсатору подключить источник тока, то между обкладками этого конденсатора возникает разность потенциалов, но между обкладками конденсатора находится диэлектрик, а движение энергии по диэлектрику происходить не может. В результате, поля между обкладками конденсатора нет.

Но если происходит пробой конденсатора, то и между обкладками конденсатора возникает поле. Т.е. разность потенциалов по краям диэлектрика создаёт потенциальную возможность возникновения поля. Поэтому пространство между обкладками конденсатора или между телами, которые имеют разный электрический потенциал, но между которыми находится диэлектрик, можно назвать потенциальным полем. Поле же, материал о котором был рассмотрен выше, будем называть кинетическим полем, или просто полем.

Т.к. движения энергии в потенциальном поле не происходит, то у него не может существовать таких характеристик поля, как напряжённость поля и потенциал поля. Характеризовать такое поле можно только разностью потенциалов, которая существует на его границах и расстоянием между границами поля. В случае с конденсатором, это поле характеризует разность потенциалов на обкладках конденсатора и расстоянием между обкладками.

15. Выводы. В этой статье было установлено следующее:

1. Вихревое поле – это движение энергии в форме вихря. Вихревое движение энергии возможно только, если скорость её движения больше нейтральной скорости.

2. Движение энергии со скоростью больше нейтральной скорости в безвихревой форме является не устойчивой формой её движения, и если движение энергии начинается с такой скоростью в безвихревой форме, то любое отклонение её скорости в каком-то направлении от средней скорости движения основной массы энергии, будет приводить к образованию вихря. Вихрь же является устойчивой формой движения энергии при больших скоростях. Образование вихря приводит к появлению у энергии заряда. В результате, заряд является свойством энергии, движущейся в форме вихря.

3. Сила, действующая на тела имеющие заряд, является силой давления внешней среды на эти тела. Т.к. тела, имеющие заряд, находятся в вихревом поле, то давление на тела происходит от этого поля. Если тело, имеющее заряд, не взаимодействует с другим телом, имеющим заряд, то давление на это тело со всех сторон является одинаковым, и силы давления, действующие на него со всех сторон, являются одинаковыми, в результате, это тело находится в состоянии покоя.

При взаимодействии вихрей от разных тел, имеющих заряд, происходит отражение части энергии вихрей и изменение траектории её движения, что приводит к образованию разной плотности энергии вокруг таких тел и разного её давление с разных сторон этих тел. В результате, силы давления, действующие на тела, с разных сторон становятся разными, и под действием больших сил давления, происходит перемещение тел в пространстве. Такое перемещение и воспринимается, как притяжение или отталкивание между телами, т.е. проявлением у них признаков заряда.

4. Величина точечного заряда равна скалярной величине момента импульса энергии этого заряда относительно его центра. Потенциал поля в точке пропорционален динамической плотности энергии в ней, а напряжённость поля в точке пропорциональна скорости изменения динамической плотности энергии в ней.

5. Движение энергии не только в форме вихря, но и в безвихревой форме создаёт поле.

6. Движение энергии в пространстве происходит не от положительного заряда к отрицательному или от отрицательного к положительному, а только из области с большей плотностью энергии в область с меньшей плотностью энергии.

Используемая литература

1. Рощин Владимир «Строение материи». Издательство LAP (Lambert Academic Publishing), 31.01.2014 г., ISBN 978-3-659-51967-3.

Разместил статью: volodia.roshin
Дата публикации:  12-03-2014, 18:17

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Владимир  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!