http://docslide. us/documents/electromagnetic-jet-propulsion-in-the-direction-of-current-flow. html
Электромагнитная реактивная тяга вдоль тока
Питер Грано
Лаборатория MIT Francis Bitter National Magnet, Кембридж, Массачусетс 02139, США
Здесь приводятся два простых эксперимента, которые демонстрируют реактивную тягу в направлении потока тока между жидким и твердым проводниками. Наблюдаемые эффекты, по-видимому, согласуются с силовым законом Ампера, однако до сих пор не найдено качественного или количественного объяснения в терминах лоренцевых сил и связанных с ними магнитогидродинамических явлений (МГД). Это исследование является частью более широкого исследования электродинамики Ампера-Неймана и его связи с современной наукой и техникой.
В классическом эксперименте (рис.1) Ампер1 утверждал, что показал, что помимо поперечных сил на проводнике электрический ток создает отталкивание между соседними токовыми элементами на одной прямой. Он включил в свой силовой закон как поперечные, так и продольные силы (уравнение (1)).
Продольные усилия должны приводить провода в натяжение и создавать относительное движение между жидкой и твердой частями контура. В эксперименте Ампера изолированный или оголенный медный штырь cdefg, изображенный на рис.1, плавающий в двух жидких ртутных желобах ab и a'b', будет двигаться в направлении bb', когда достаточный ток течет в и из клемм t и t', соединенных медными планками с а и а' концами желобов. На перевернутый изгиб шпильки действует поперечная сила Лоренца, но она должна иметь силу реакции в ножках cd и fg шпильки, потому что ножки содержат источник магнитного поля на e.
При действии и реакции в одном и том же жестком теле сила Лоренца в точке е не должна приводить к движению шпильки относительно ртути. Этот пункт, относящийся к третьему закону Ньютона, аргументирован в другом месте 2-7.
Рис.1. Эксперимент Ампера, демонстрирующий продольное движение.
Ампер не упомянул, что вблизи к c и g жидкая ртуть движется относительно стенок лотка и удаляется от концов шпильки. Это движение подтверждает продольное движение, независимо от любого обращения к третьему закону Ньютона.
Теперь сообщается о наблюдении этого движения и об открытии другого продольного толчка.
Повторяя эксперимент Ампера, но механически блокируя поступательное движение шпильки, было обнаружено, что в жидкости образовался след, как если бы струи были установлены на концах шпильки.
Наблюдалось понижение уровня жидкости вблизи c и g. Когда концы шпилек были помещены рядом с а и а', уровень жидкость перекрывал медные стенки и жидкость могла переполниться.
Короткие куски меди и проволоки из нержавеющей стали, уложенные на ртуть рядом с концами шпильки от c и g, отодвигались от них.
Наконец, тонкий диэлектрический стержень, погруженный вертикально в ртуть вблизи c или g, перемещается в сторону a или a'.
Эти экспериментальные факты не оставляют сомнений в том, что выдвигаемые Ампером продольные силы тяги действительно существуют. Показав, что сумма всех компонентов амперовских сил на прямоугольном контуре равна нулю, Кливленд3 доказал, что продольные силы имеют тот же порядок величины, что и поперечные силы.
Пытаясь изменить демонстрацию продольных сил Нейманом8, я обнаружил еще одно, еще более замечательное движение. На рисунке 2 приведены детали этого эксперимента.
Рис. 2. Эксперимент с медным проводником.
Длина ртутного желоба = 30 см: поперечное сечение 0,5х0,5 дюйма. Медное удлинение желобов длиной 30 см, поперечное сечение 0,5x0,5 дюйма. Дистанционная цепь возврата. I = 400 А.
Медная подводная лодка; длина 5 см, диаметр 3 мм, длина конуса 1 см. хr = 15 cm s-1.
Медная «подводная лодка», состоящая из короткого куска прямой проволоки, квадратичной на одном конце и направленного на другой, должна быть помещена на поверхность прямоточного проводника ртутного желоба. Когда ток вынужден течь вдоль желоба, поперечные силы погружают проволоку, а продольные силы приводят его вдоль центра желоба до тех пор, пока он не столкнется с твердым медным стержнем. Провод движется тупым концом вперед. Его скорость очевидна из носовой волны на поверхности жидкости. Направление движения не зависит от направления тока, и эксперимент одинаково хорошо работает с переменным током 60 Гц.
Рис. 3 Двухниточный медный поперечный рычаг в жидкой ртутной бане.
На рис.3 поясняется механизм движения амперовых “подводных лодок”. Это упрощенное изображение показывает рычаг, сделанный из двух твердых токовых нитей, погруженных в жидкий металл. Рассматриваются только два набора из четырех элементов тока. Один набор - a, b, c и d, расположенный на концах нитей поперечного рычага. Остальные четыре, A, B, C и D - смежные линейные элементы в жидкости. Сила Ампера ДFmn в dyn между двумя токовыми элементами в точках m и n длин dm и dn, разделенных расстоянием rm, n, задается выражением
ДFmn= - imin(dm∙dn/r2mn)(2 cos е - 3cos б cos в) (1)
где im и in - токи элементов в абсолютном ампере,
е - угол наклона между элементами,
б и в - углы, которые образуются элементами с вектором расстояния rm, n.
Когда сила положительна, она представляет отталкивание, а когда отрицательная - притяжение. Используя этот закон для вычисления отталкивания между твердыми и жидкими элементами на одном конце поперечного рычага, а затем на другом, легко можно показать, что твердый объект толкается относительно жидкости в направлении скорости хr, указанной на рис. 3. Согласно закону Ампера, поэтому текущая концентрация в заостренном конце проволоки ответственна за движение медной подводной лодки, изображенной на рис. 2.
До сих пор механизм продольной тяги не был объяснен с точки зрения релятивистской теории поля и связанных с ней эффектов МГД. Ввиду широкого признания закона силы Ампера в девятнадцатом веке и его последствий в отношении физики твердого тела и МГД-технологий, я призываю других повторить эти простые эксперименты и прокомментировать их наблюдения.
Это исследование спонсировалось NSF.
Получено 27 октября; Принято 26 ноября 1978 года.
1. Ampere, A. M. Memoires sur l’Ectrodynamique Vol. 1, 25 (Gauthier-Villars, Paris, 1885).
2. Bush, V. J. Math. Phys. 5, 129 (1926).
3. Cleveland, F. F. Phil. Mag. 25, 416 (1936).
4. O'Rahiliy. A. Electromagnetic Theory Vol. 1, 102 (Dover, New York, 1965).
5. Whittaker. E. History of the Theories of Aether and Electricity Vol. 1. 84 (Thomas Nelson. London. 1951).
6. Robertson, I. A. Phil. Mag. 36, 32 (1945).
7. Rosier. W. G. V. Contemp. Phys. 3, 28 (1961).
8. Neumann, F. E. Vorlesungen ueber ElektrischeSiroeme. 102 (Teubner. Leipzig. 1884).
