Вне идеального магнитопровода поле есть! : Старый форум Клуба Скептиков

[Клуб Скептиков] [Конференция]

116.

Антон: Вне идеального магнитопровода поле есть!

Давайте разберёмся с тем, что происходит вокруг идеального магнитопровода. Я буду объяснять это "на пальцах", но те же самые выводы можно получить и из уравнений Максвелла в дифференциальной форме, добавив к ним соответствующие материальные уравнения. Итак, по пунктам:
1) Трансформатор работает только на переменном токе, поэтому поле внутри магнитопровода будет переменным.
2) Переменное магнитное поле порождает вокруг себя вихревое электрическое поле.
3) Ничто не мешает этому электрическому полю выходить за пределы магнитопровода.
4) Так как электрическое поле будет переменным, оно будет порождать магнитное поле, в том числе и вне магнитопровода.
5) Переменное магнитное поле вне сердечника порождает электрическое, электрическое - магнитное и так далее. Получаем электромагнитные волны вокруг идеального магнитопровода.
6) В отсутствие вторичной обмотки вектор Умова-Пойнтинга для этих волн в среднем по времени будет равен нулю, то есть эти волны не переносят энергию.
7) При появлении вторичной обмотки, замкнутой на нагрузку, электромагнитное излучение проникает в металл обмотки и взаимодействует с его электронами. Это очень похоже на процесс приёма радиосигнала металлической антенной.
8) Таким образом, перенос энергии от магнитопровода к обмотке осуществляется через волны, окружающие магнитопровод.
Замечу, что скорость установления стационарной волновой картины после включения трансформатора никак не зависит от степени неидеальности магнитопровода, так как эта скорость определяется скоростью волновых процессов.
Для любителей математических выводов поясню, что в физике опреация дифференцирования несколько условна. Математическое дифференцирование подразумевает возможность деления пространства на сколь угодно малые части. В физике же при рассмотрении макроскопических тел мы ограничены размерами атомов. Как только мы дошли до этого уровня, вступают в действие законы микромира, и макроуравнения оказываются неприменимы. Поэтому вводится понятие "физически бесконечно малый объём" - это такой объём, который очень мал с макроскопической точки зрения, но достаточно велик, чтобы в нём продолжали действовать макроскопические законы. Если мы попытаемся рассчитать, как после включения трансформатора электромагнитное излучение "вылезает" из магнитопровода, мы формально будем вынуждены иметь дело с крайне малыми расстояниями, то есть уравнения Максвелла в привычной нам форме будут неприменымы. Надо использовать так называемые микроскопические уравнения Максвелла, которые несколько отличаются от привычных нам. О микроскопических уравнениях Максвелла и о переходе от микроскопических к макроскопическим можно прочитать в "Электродинамике сплошных сред" Ландау, Лившица.

02 Января 2001 (10:21:26)

К списку