Диск Фарадея

(Так-же известный как: генератор, двигатель, униполярный генератор)


Для понимания процессов возникновения движения проводника с током в магнитном поле или наоборот получения ЭДС (Электро-Движущей Силы) в проводниках, а так-же взаимодействия этих полей с постоянными магнитами, нужно знать как работают такие устройства.
Из таких взаимодействий самым простым и в то-же время не до конца понятным является Диск Фарадея.
Об особенностях наведения ЭДС в цилиндрических проводниках (обычных проводах) думаю многим известно, но и этому вопросу позже будет уделено внимание.
Самым близким по особенности природы взаимодействий электрического и магнитныго плй в определенных условиях является эффект Холла, ему так-же будет уделено внимание позже.
Сейчас о самой простой конструкции - Диске Фарадея.

Итак, Диск Фарадея.

Майкл Фарадей опубликовал работу по законам электромагнитной индукции в 1831 г .
Позднее она была названа законом Фарадея, который заключался в том, что между концами проводника образуется разность потенциалов, если он движется перпендикулярно магнитному полю.
Он также построил первый электромагнитный генератор, названный в последствии «диском Фарадея», который являлся униполярным генератором, использовавшим медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита.
Он вырабатывал небольшое постоянное напряжение и сильный ток.

Если вместо диска использовать ёмкость с электропроводящей жидкостью, например Ртуть, то она так-же начинает вращение при подаче электрического тока.
Конструкция была несовершенна, потому что ток само замыкался через участки диска, вне магнитного поля.
Паразитный ток ограничивал мощность, снимаемую с контактов и вызывал бесполезный нагрев медного диска.

Другой недостаток исходной конструкции состоял в том, что выходное напряжение было очень маленьким, потому что образовывался только один виток вокруг магнитного потока.
Эксперименты показали, что используя много витков провода в катушке можно получить часто требовавшееся более высокое напряжение.
Многовитковые обмотки из проводов стали основной характерной чертой всех последующих разработок генераторов.

Сейчас часто используется такой вариант исполнения Диска Фарадея:


Диск вращается если на контактные проводники подана ЭДС.


Имеется четыре возможных условия, при которых вращение происходит или нет, доказанных экспериментально:

  1. Магнит неподвижен,  и не закреплен на диске - вращение диска есть.
  2. Магнит подвижен и закреплен на диске (или представляет с ним одно целое, имея электропроводящую поверхность) - вращение системы есть.
  3. Диск не подвижен, магнит может вращаться вокруг оси - вращения магнита нет.
  4. Система подвижна в любых сочетаниях, контакты подвижны но жестко закреплены на диске - вращения нет.



Из этих опытов можно сделать вывод - магнитное поле постоянного магнита не привязано к нему и очевидно не движется, если ось магнита, проходящая через его полюса - неподвижна.

Тут думаю уместна аллегория - барон Мюнхгаузен не может поднять себя из болота за волосы, пока рука принадлежит ему.
Но в случае магнитного поля, все иначе, рука то не его.

Поэтому если магнитному полю придать некую неравномерную деформацию, то объект, его породивший придет в движение, но главным условием этого есть то, что породивший деформацию объект не должен быть механически связан с ним, иначе просто происходит уплотнение полей, что в свою очередь выражается в увеличении площади их взаимодействия.

Движение объекта вне гравитации вполне возможно при определенных условиях, как в случае с эффектом Серла.
Рука не должна принадлежать барону Мюнгаузену, но быть ему очень близкой :)
Эту особенность очень важно понимать.
В этом кроется, на мой взгляд, причина провала последних экспериментов с установкой Рощина-Година.
В системе просто нарастало давление полей статора и ротора и перегружало подшипники,  Мюнхгаузен просто очень сильно тянул себя за волосы...

Таким образом магнит очевидно просто создает искривление некоего пространства вокруг себя, того пространства, что взаимодействует с его магнитными доменами и доменами любых других магнитных материалов.
Очевидно напрашивается термин - магнитного пространства.
В условиях, где снято внешнее воздействие оно вероятно равномерно, но некоторые планеты, звезды и галактики вносят его искривление.
Поскольку искривление магнитного поля взаимодействует с подвижными "магнитонейтральными" объектами пропорционально их проводимости (движение магнитного поля возле проводника замедляется), то вероятно механизмы гравитации имеют с ними тесную связь.

Второй вывод напрашивается из 4 варианта взаимодействия, когда проводники жестко закреплены на диске но не мешают ему вращаться (просто гибкие), но движение системы не происходит.
Вероятно в Диске Фарадея вращение создается путем переноса электронов через искровой промежуток между диском и контактным проводником.
Поскольку вращение возможно и в жидкой среде (как и газообразной), такой как ртуть например, то очевидно имеет значение не размер самого этого промежутка, а подвижность кристаллической решетки, то есть смещение отдельных атомов относительно друг друга потоком электронов.
Это мой вывод, и доверять ли ему - дело ваше.
Я полагаю, что причиной вращения является "струя" электронов, которая в движении, как и в обычном проводнике, образует вокруг себя закручивание, то есть искривление магнитного поля в строго определенном направлении.
В процессе переноса электронов через искровой промежуток, либо меду отдельными атомами как в жидкости,  меняется их ориентация относительно поля материалов двух по разному ориентированных  в магнитном пространстве проводников, искривленном магнитным полем постоянного магнита, что приводит к изменению направления его движения порожденным до его выхода из проводника его собственным магнитным полем, по законам сходным с самоиндукцией.
Вышесказанное очевидно трудно понимается, а вероятно и читается, но это моё виденье процесса.
Данная природа вращения как раз до сих пор и вызывает много вопросов и толкований относительно причин работы Диска Фарадея.

Для упрощения понимания, можно провести аналогию с водой.
Представьте плавающую на воде льдину, пусть круглой или близкой к тому форме.
Если на ее край подать из шланга, которым тут выступает контактный лепесток, воду под давлением, она придет во вращение относительно собственной оси.
Но если шланг направить перпендикулярно её кромке, то она вращаться не будет, а будет просто путаться уплыть от потока.
Таким образом самого потока воды для направленного вращения не всегда достаточно, должно быть еще нечто, что-бы вращение было всегда, когда есть этот поток и в строго определенном направлении.
По аналогии с водой и льдиной, это как если мы направим струю воды не на саму льдину, а в воду, на которой она плавает, но возле её кромки.
Такой поток обязательно создаст водоворот, что не обязательно для воды, которая может попросту рассеиваться в разные стороны, но обязательно для электронов, где при их движении происходит закручивание самого магнитного пространства вдоль оси их движения.
Это как вода при движении вращала-бы шланг, по которому она поступает, например из-за находящейся внутри него крыльчатке, а затем этот шланг касался бы поверхности воды, на которой плавает наша льдина.
Это обязательно привело-бы к созданию водоворота в воде и обязательному вращению льдины, причем строго в определенном направлении, зависящем от направления движения воды в шланге (мы ведь можем не только подавать но и откачивать, при этом только изменится направление вращения самого шланга и созданного им водоворота, что эквивалентно направлению движения потока электронов при смене полярности).
Лишь в этом случае мы получим гарантированное вращение нашей льдины в одном направлении пока есть ток воды.

На мой взгляд природа таких вихрей, вызванных переходом электронов между двумя, разно ориентированными в искривленном магнитном пространстве, проводниками  и лежит в основе вращения диска Фарадея и служит причиной эффекта Серла.
Но как раз второе нужно еще детально изучить.

Продолжение следует.
04.12.2012