страница 1 страница 2 страница 3 страница 4
17 октября 2004г. провел следующий эксперимент.
Обернул медной фольгой магнит диаметром 115мм от динамика (см. рис. 1 и рис. 2). По периферии соединил верхнюю часть фольги с нижней. Положил полученное устройство на квадратный вентилятор (на фото чёрного цвета). Собрал усилитель на операционном усилителе (см. рис. 3).
Если рисунок сохраните на своём диске, а потом просмотрите в Paintе, то всё буквы на схеме видно разборчиво.
В программе моделирования приведённой схемы получил, что при напряжении 50мкВ светодиод должен светиться. При проверке на практике получил результат примерно 2,6мВ (возможно я не точно задал параметры операционного усилителя). На практике чувствительность проверял, поставив на входе усилителя делитель напряжения на 100. При подаче напряжения питания на резистор делителя светодиод вспыхивает, увеличив деление на порядок, светодиод уже не светится. Если посчитать напряжение на входе усилителя, то оно получается 2,6 / 1000 = 0,0026В или 2,6мВ. Это значение пригодится для расчёта сопротивления получившегося диска.
Припаял усилитель к дискам (см. рисунки 1 и 2). Три батарейки последовательно установил на фольгу отрицательным электродом. Плюсовой подвёл к усилителю проводом (на фото он розовый, марка - МГТФ). От блока питания (БП) подал напряжение и заметил ток защиты от КЗ, он равнялся 0,07А (70мА). При этом светодиод светился в полнакала. Посчитаем сопротивление получившейся цепи: R = U/I. Напряжение срабатывания 2,6мВ, ток 70мА, следовательно, сопротивление приблизительно равно 0,04 Ом. Сопротивление я рассчитывал, чтобы примерно знать с каким порядком имею дело. Чтобы получить требуемое напряжение на входе усилителя необходимо получить ток примерно 70мА. Можно рассчитать по формуле величину оборотов диска, но по опыту знаю, что это не малая величина. Поэтому решил увеличить сопротивление и при меньшем токе добиться необходимого для включения светодиода значения входного напряжения. Для этого я начал рассекать фольгу.
Последний из вариантов рассечения можно видеть на рисунке 4. В этом случае при токе 10мА светодиод начинал светиться в полнакала. Сопротивление стало равным 0,26 Ом. Далее уменьшение требуемого тока требовало более "тонкой" работы и более точного средства измерений, нежели встроенный в БП амперметр. Остановившись на этом, я решил крутануть конструкцию.
Свечения светодиода не увидел. Сделал темноту и повторил раскручивание (рукой), результат - отсутствие свечения. Я попробовал крутануть в другую сторону - то же самое. Однако при торможении рукой обратил внимание на помигивание светодиода. Оказалось если заставить дребезжать участок фольги, то светодиод начинает ярко светиться и чем сильнее дребезг, тем ярче свечение.
Подумал, что может мешать ток, текущий по участку фольги от элемента питания до усилителя, т.к. он оказывается против наводимого тока. Для устранения этого варианта я припаял второй провод (минус) к батарейке, а саму батарею прилепил на пластелине внутрь кольцевого магнита. Крутил изделие в одну и другую сторону в темноте - свечения не было.
Я разорвал фольгу на периферии кольца и припаял туда резистор 100 Ом. Подключил БП к входу усилителя и заметил, что даже при самом малом токе защиты от КЗ светодиод светится. Теперь рассчитаем минимально регистрируемый ток усилителя. I = U / R. R = 100 Om, U = 0,025В, следовательно, ток равен 25мкА. Это значение должно было присутствовать даже при тех оборотах, которые устройство развивало при раскручивании его рукой (исходил из опыта).
Итак, либо ток действительно не течёт по проводнику, либо есть какая-то ошибочка!
18 октября 2004г. Пока ехал в автобусе, было время подумать о вчерашнем результате эксперимента. На мой взгляд, я нашёл свою ошибку. Она была с самого начала рассуждений о динамомашине. Необходимо разобраться с векторами магнитного поля и наводимого тока. А именно я в голове прокручивал вариант классического вращения токопроводящей рамки в магнитном поле. В этом случае магнит можно разместить внутри рамки, лишь бы не менялось направление векторов магнитного поля. Вчера у меня и был магнит внутри медной фольги. Но в случае с рамной одна её часть двигается в противоположном направлении другой части (у противоположного полюса). А в моём опыте обе части "рамки" двигались в одном направлении. При таком движении соединённых проводников наводимые токи будут встречными, а скалярная величина их (при равной величине магнитного поля) одинакова. В результате сложения этих двух токов получим 0, т.е. токи компенсируют друг друга. Значит вчерашний вывод о том, что тока нет, не совсем верен. Ток есть, только ток одного диска компенсируется током второго диска. Устранить этот факт возможно двумя путями.
Первый. Верхняя часть фольги не должна двигаться, либо двигаться в противоположную сторону нижней части.
Второй путь. Необходимо изменить направление магнитного поля одной из половинок фольги.
Вечером сделал составной магнит, соединив два магнита от динамиков одноимёнными полюсами вместе. Внутрь кольца прилепил пластилин толщиной примерно 5мм, с наружной стороны кольца прилепил небольшой кусок пластилина длиной (по окружности) примерно 3см и толщиной 8..10мм. На рисунке 5 видно жёлтый пластилин, обмотка из провода 0,8мм, бледно-розовая коробочка - это батарея питания 3,75В. На рисунке также видно зелёное свечение светодиода. На фото запечатлён момент вспыхивания светодиода, когда обмотку проходит не однородное место магнита. Вращающийся магнит диаметром 130мм (использовал его при эксперименте 17.10.2004 и ещё не до конца удалил с него автогерметик - материал которым приклеивал медную фольгу)
Скотч я использовал для предотвращения врезания проволоки в пластилин. Для чего я прилепил пластилин? Дело в том, что при соединении двух магнитов между ними образуется сфокусированное магнитное поле и, если провод наматывать непосредственно на магнит, то будем иметь проводник в магнитном поле противоположного направления требуемому. На этом хоть и маленьком участке проводника будет наводиться ЭДС равная по величине ЭДС наводимой на крайних плоскостях кольца (где векторы магнитного поля перпендикулярны проводнику). Отдаляя провод от магнита внутри кольца и на периферии, получаем ослабление влияния "вредного" участка магнитного поля. На фотографии видно, что скреплял магниты обычной чёрной нитью.
Дальше я рассуждал так. Если мы пришли к выводу что не важно двигается магнит вместе с проводником или нет, то теперь достаточно двинуть конструкцию в направлении перпендикулярном плоскости катушки для того что бы "зажечь" светодиод. Я в темноте резко тряс устройство в разных направлениях, но ни какого свечения индикатора (светодиода) НЕ БЫЛО! Вариант, что магнит можно двигать вместе с проводником пришлось отбросить. Как тогда объяснить результаты с вращающимся вместе с магнитом диском?! Ответ пока не знаю. Далее необходимо проверить вариант с движением обмотки относительно магнита. Но, как видно из фотографии, это сложно. Тогда я решил дёргать катушку то в одну, то в другую сторону вдоль круга магнита. Как это было можно увидеть в этом видео фрагменте. Что бы проверить, не попал ли я на неоднородность магнита, я извлёк пластилин и проделал те же действия с обмоткой на всех секторах кольца магнита. Везде наблюдал одно и тоже. А именно. При движении катушки к себе светодиод вспыхивал, а при обратном движении не вспыхивал. О резкости движений можете судить сами, посмотрев видеоматериал (снято со скоростью примерно 30кадров/сек.). Поясню про резкость движений. Чем резче дёргаю обмотку, тем больше dS/dt, иначе - чем резче, тем больше ЭДС наводится в проводнике. Итак, экспериментально подтвердилось предположение о работоспособности такого варианта конструкции генератора. В этом я не вижу ни чего удивительного, ведь этот вариант полностью по теории из учебника физики (см. вращение токопроводящей рамки в магнитном поле). Движение катушки в однородном магнитном поле используется в динамических головках, правда в них поле не совсем однородно, оно слабеет к тыльной стороне динамика. И есть два проводника от обмотки, но их влияние на ток в катушке очень мало, поэтому можно не рассматривать.
Данной установкой можно искать неоднородности тороидальных магнитов. На рисунке 5 запечатлён именно момент прохождения неоднородного участка магнита. В движении можно увидеть подобную картинку в этом фрагменте. На нём видно два вспыхивания светодиода соответствующие приближению и удалению не однородного участка магнита. Я на вращающийся магнит положил металлический диск от дисковода с магнитной лентой по краю, смотрите, сколько неоднородностей на ней в этом фрагменте. Это самый качественный видео фрагмент.
Разобрав установку, намотал такую же катушку и подключил её к этому же операционнику. Поднёс всё изделие к настольной лампе (газоразрядной) и светодиод засветился! Можно искать источники магнитных колебаний. На работающий трансформатор реагирует с расстояния 20см (трансформатор 100Вт) без нагрузки.
20 октября 2004г. У меня в голове целиком сложилась картина происходящих процессов. Решил провести эксперименты для окончательного убеждения себя в верности полученных выводов.
Чувствительности моего датчика хватает для экспериментирования не с катушкой, а с одним проводом. Я припаял МГТФ (гибкий провод) ко входу усилителя и проделал 5 опытов.
1. Датчик и провод положил на лист бумаги и держал всё над вращающимся магнитом от динамика. Светодиод не светился за исключением вспыхивания, когда под контуром проходил участок неоднородности магнита.
2. Я положил датчик (усилитель со светодиодом) вместе с проводом на кольцевой магнит так, чтобы ни какая часть не выходила за края магнита. Магнит положил на вентилятор и раскрутил рукой сначала в одну, а потом в другую сторону. Теперь я и не ожидал свечения светодиода, а тот и не светился. Почему, поясню ниже.
3. Не снимая провода и датчика с магнита, пробовал двигать часть провода по поверхности магнита (это можно увидеть здесь (438кБ) ). Я ожидал, что ток должен быть и мои ожидания оправдались!
4. Между магнитом и вентилятором положил деревянную линейку так, что бы один её край далеко выступал за край магнита. На этот край я положил датчик, а провод, лежащий на магните, придавил пластилином. Раскрутил установку. Светодиод не горел, а я этого и не ожидал.
5. Последний опыт. Я убрал линейку, а датчик положил на стол. Провод оставался прижатым пластилином к магниту. Пальцем резко поворачивал магнит то в одну, то в другую сторону. При движении магнита от меня светодиод светился, а, при возвращении магнита на исходную позицию, свечения не было. (И не должно было быть)
Вывод. Предположение Родина, что магнитное поле не принадлежит магниту неверно. Поле принадлежит ему. Для наведения ЭДС в проводнике необходимо, что бы последний пересекал силовые линии магнитного поля (МП). Для образования тока в замкнутом контуре необходимо, чтобы на его участках наводилась ЭДС совпадающая по направлению. Либо на одном участке наводилась, а на втором нет. В первом опыте ЭДС наводилась на протяжении всего контура, но если алгебраически (с учетом знака) просуммировать все значения ЭДС, то в результате получим ноль. Во втором опыте не было пересечения силовых линий МП и, как следствие, отсутствие ЭДС. В третьем опыте есть часть контура, которая не пересекает силовых линий и часть, которая пересекает то в одном направлении, то в другом. В этом случае ток течёт то в одном направлении, то в другом. Датчик регистрирует только одно направление, поэтому светодиод вспыхивает только при движении проводника в одну сторону. В четвёртом опыте две части контура (одна над магнитом, вторая вне границ магнита) находятся в магнитном поле разного направления, но при движении нет пересечения силовых линий МП, значит и не наводится ЭДС, а светодиод не светится. В пятом опыте при движении магнита одна часть контура (над магнитом) не пересекает силовых линий МП, а вторую часть пересекают силовые линии двигающегося магнита. В результате в одной части контура есть ЭДС, а в другой нет, так как контур замкнут, то по нему начинает течь ток, при определённом направлении которого его движение регистрирует датчик.
Первый опыт похож на опыт Родина с униполяркой, при котором вращали только магнит. Третий - это вращение диска в МП неподвижных магнитов. Пятый опыт схож с вариантом вращения дисков униполярки вместе с магнитом.
А вот цытата, можно сказать из учебника: "Электромагнитная индукция - явление, состоящее в возникновении электродвижущей силы (ЭДС индукции) в проводящем контуре при любом изменении пересекающего его магнитного потока. Причинами изменения магнитного потока могут быть как изменение во времени магнитной индукции, создаваемой внешними источниками в неподвижном контуре неизменной формы и размеров, так и изменения во времени положения, формы и размеров самого контура, находящегося в магнитном поле."
Скорее всего, из-за таких выводов Dragons' Lord будет не в восторге со своей "штуковиной в магнитном занавесе, которую разорвёт от мегасуперскорости". Получается, что такая штука вообще не будет работать.
Думаю, Фарадей верно считал, что силовые линии МП существуют. Опыт с опилками на листе вокруг провода с током наглядный пример их существования. Прочитав статью Мир в магнитном кольце, пробовал обнаружить балдж. Это оказалось не сложно.
Продолжение на следующей странице
На главную В архив Написать автору