Ученые на грани открытия пятой силы природы

Электромагнитное взаимодействие и фундаментальные силы

В микромире интенсивность (эффективное сечение) электромагнитного взаимодействия характеризуется величиной постоянной тонкой структуры (в СГСЭ):

Электромагнитные силы в природе

Эксперт: Алексей Малеев

Электромагнитные силы являются наиболее распространенными в природной среде. Благодаря им мы можем видеть друг друга, поскольку свет также является проявлением электромагнитного взаимодействия. Действия электромагнитных сил подчиняются фундаментальным законам взаимодействия заряженных частиц и тел. Электромагнитные силы возникают между элементарными частицами, которые имеют электрический заряд.

Участники электромагнитного взаимодействия

Электромагнитное взаимодействие возникает и реализуется только при помощи электромагнитного поля. В нем участвуют частицы, имеющие электрический заряд, такие как кварки, электрон, мюон, тау-лептон, а также заряженные калибровочные W±-бозоны. Остальные фундаментальные частицы Стандартной Модели электрически нейтральны.

Описание взаимодействия

В рамках классической электродинамики возможно описать электромагнитное взаимодействие. Существуют различные теории, описывающие элементарные и составные частицы, их взаимодействия, что делает наш мир интересным и загадочным для исследования.

Поиски новых сил в природе

Недавние исследования на ускорителе частиц FermiLab в США позволяют ученым предположить о возможном существовании пятой фундаментальной силы природы. Наблюдения за мюонами, субатомными частицами, открывают неожиданные аномалии, которые могут стать ключом к новому пониманию электромагнитного взаимодействия.

Ученые, работающие над экспериментом Атлас на Большом адронном коллайдере, надеются подтвердить данные и выявить доказательства существования до сих пор неизвестной силы, которая расширит наши знания о фундаментальных взаимодействиях.

Эксперименты на FermiLab и Большом адронном коллайдере

Эксперименты на FermiLab – не первые, которые намекают на возможное существование пятой силы. Исследования на Большом адронном коллайдере также подтверждают схожие результаты, указывая на то, что у нас могут быть еще множество тайн, ожидающих своего раскрытия в мире элементарных частиц.

Потенциальное открытие пятой силы

Потенциальное открытие пятой силы природы, будь то подтверждено или опровергнуто, навсегда изменит наше понимание физической реальности и откроет новые горизонты для исследований в области фундаментальных взаимодействий и структуры Вселенной.

Описание электрических и магнитных полей

В большинстве случаев макроскопические электромагнитные процессы с необходимой степенью точности могут быть описаны в рамках классической электродинамики. В этом случае взаимодействующие объекты рассматриваются как совокупность материальных точек, характеризуемых помимо массы также и электрическим зарядом. При этом полагается, что взаимодействие осуществляется посредством электромагнитного поля — отдельным видом материи, пронизывающим всё пространство.

Уравнения для электрического поля

Сила, действующая на заряженную частицу, помещённую в электрическое поле, определяется выражением:

[
\vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B})
]

где (\vec{F}) — сила, (\vec{E}) — напряжённость электрического поля, (q) — величина заряда частицы, (\vec{v}) — радиус-вектор, проведённый из точки расположения частицы в точку, где определяется поле.

Уравнения для магнитного поля

В присутствии магнитной среды, её влияние характеризуется векторами намагниченности среды и напряжённости магнитного поля. При этом справедлива связь:

[
\vec{B} = \mu \vec{H}
]

где (\mu) — коэффициент, называемый магнитной восприимчивостью среды.

Связь между намагниченностью и магнитной проницаемостью

Часто оперируют также с величиной магнитной проницаемости, определяемой как:

[
\mu = \chi \mu_0
]

где (\chi) — магнитная проницаемость, (\mu_0) — магнитная постоянная.

Роль гравитационных волн в эффекте Казимира

Следует отметить, что ферромагнетики являются принципиально нелинейными средами, в частности, они подвержены явлению гистерезиса, и поэтому простые соотношения, указанные выше, для них несправедливы.

История открытия взаимосвязи между электричеством и магнетизмом

Первоначально электричество и магнетизм считались двумя отдельными силами. Эта точка зрения изменилась, однако, с публикацией в 1873 году работы Джеймса Максвелла Трактат по электричеству и магнетизму, в которой было показано, что взаимодействие положительных и отрицательных зарядов регулируется одной силой. Существуют четыре основных эффекта, следующие из этих взаимодействий, которые были ясно продемонстрированы экспериментами.

Открытие Хансом Кристианом Эрстедом

Готовясь к лекции, вечером 21 апреля 1820 года, Ханс Кристиан Эрстед сделал удивительное наблюдение. Когда он занимался подборкой материала, то заметил, что стрелка компаса отклоняется от северного магнитного полюса, когда электрический ток от батареи, которую он использовал, включался и выключался. Это отклонение навело его на мысль, что магнитные поля исходят со всех сторон провода, по которому проходит электрический ток, подобно тому как распространяются в пространстве свет и тепло, и что опыт указывает на прямую связь между электричеством и магнетизмом.

Открытие электромагнитной индукции

На момент открытия Эрстед не предложил удовлетворительного объяснения этого явления, и не пытался представить явление в математических выкладках. Однако, три месяца спустя, он стал проводить более интенсивные исследования. Вскоре после этого он опубликовал результаты своих исследований, доказав, что электрический ток создает магнитное поле, когда течёт по проводам. В системе СГС единицу электромагнитной индукции (Э) назвали в честь его вклада в область электромагнетизма.

Открытие единства электричества и магнетизма

Это единство, которое было обнаружено Майклом Фарадеем, дополнено Джеймсом Максвеллом, а также уточнено Оливером Хевисайдом и Генрихом Герцем, является одним из ключевых достижений XIX столетия в математической физике. У этого открытия были далеко идущие последствия, одним из которых стало понимание природы света. Свет и другие электромагнитные волны принимают форму квантованных самораспространяющихся колебательных явлений электромагнитного поля, названных фотонами. Различные частоты колебания приводят к различным формам электромагнитного излучения: от радиоволн на низких частотах, к видимому свету на средних частотах, к гамма-лучам на высоких частотах.

Гравитационная природа силы Казимира. Гипотеза

В статье рассматривается роль гравитационных волн и гравитационных волновых каналов (ГВК) в возникновении эффекта Казимира. Кроме того, рассматривается воздействие космических струн, вращения, притяжения, отталкивания, приливных ускорений, приливных волн, сильного и слабого взаимодействия.

Нечаев Алексей Вячеславович

Влияние гравитационных волн на взаимодействие тел Вселенной


Введение

Эффект был предсказан голландским физиком Хендриком Казимиром в 1948 году, а в 1957 году подтвержден экспериментально. Расстояние на котором начинает действовать сила Казимира составляет порядка нескольких микрометров. Сила Казимира (FC) пропорциональна площади пластин (А) и обратно пропорциональна 4-й степени расстояния и очень быстро растет с уменьшением расстояния.

Цели, задачи, материалы и методы

Целью данной статьи является доказательство того, что все взаимодействия тел производятся гравитационными волнами которые излучаются взаимодействующими телами. Задачей является доказательство того, что сила Казимира имеет гравитационную природу.

Структура пространства Вселенной

Структура пространства Вселенной такова, что гравитационные взаимодействия зависят от расстояний на которых находятся тела. Вселенная представляет из себя упругую среду из бесконечно малых частиц, находящихся в вихрях. Бесконечно малые частицы имеют тип взаимодействия, который представляет неупругое соударение.

Влияние гравитационных волн

С уменьшением расстояния появляется зависимость движения тел от взаимного влияния, что выражается в появлении приливных ускорений, которую можно выразить производной от расстояния по расстоянию. Данная зависимость для ближнего космоса вывел И. Ньютон. Эта зависимость появляется из-за того, что начинают заметное влияние оказывать гравитационные волновые каналы (ГВК), которые формируются интерференцией гравитационных волн, излучаемых телами.

Эллиптические орбиты

При дальнейшем сближении тел зависимость приобретает выражение (s2 =1/R3). Круговые орбиты космических тел определяются из зависимости (s1 = 1/R2), но приливные ускорения накладывают свое влияние зависимостью (s2 =1/R3), превращая круговые орбиты в эллиптические.

Заключение

И. Ньютон не мог не понимать, что выведенная им зависимость не полностью охватывает Вселенную и разработал для этого дифференциальное счисление, чтобы выяснить зависимость взаимодействия от расстояния в микромире и в макромире. Хорошо известно, что даже сейчас ученые не могут подойти к решению той проблемы, с которой столкнулся И. Ньютон.


Image

В таблице фундаментальных физических взаимодействий (рис. 3) сильное взаимодействие превосходит гравитационное в 10 38 раз. Гравитационное взаимодействие при этом рассчитывалось в обратной зависимости от квадрата расстояния и не учитывалось приливное ускорение вращающихся тел, пропорциональное их скорости вращения.

Ученые на грани открытия пятой силы природы

Рисунок 3. Таблица фундаментальных физических взаимодействий.

Автор предполагает, что при расстояниях, соответствующих ядерным взаимодействиям (S = 1 фм = 10- 15 м.) показатель степени обратной зависимости гравитационного взаимодействия от расстояния (1/R n – β ) увеличивается до четырех (1/R 4 ) . Определяющее значение начинают оказывать приливные ускорения, пропорциональные скорости вращения частиц. Сила гравитационного взаимодействия возрастает в 1038 раз, а гравитационное взаимодействие принимает вид сильного ядерного взаимодействия.

Рисунок 4. Зависимость потенциала сильного взаимодействия ( US) от расстояния между нуклонами (rNN).

При своем годовом движении по орбите вокруг Солнца, Земля имеет колебания относительно средней орбиты, которая определяется ускорением, формула которого выводится из известного уравнения И. Ньютона:

G*MS* МEFN = – ———- (1) R2 где:G -гравитационная постояннаяМS- масса Солнца;

R – расстояние от Земли до Солнца

Так как FN = МЕаE = G*MS* МE / R2aE = – G*MS / R2 (2) Сами колебания орбиты Земли относительно среднего положения определяются приливным ускорением, представляющим полную производную от выражения (2): Для взаимодействия Земли (E) и Солнца (S) формула приливного ускорения (wE) имеет вид:

R = -расстояние до Солнца;Rs = -радиус Солнца;RE = -радиус Земли;

ωS= – угловая скорость вращения Солнца;ωE = – угловая скорость вращения Земли ;

В результате, летом Земля находится на максимальном расстоянии от Солнца и притягивается к Солнцу притяжением всемирного тяготения, потому что приливные силы малы из-за низкой скорости вращения Земли и убывания роли этих сил с увеличением расстояния (рис. 5).

Зимой Земля находится на минимальном расстоянии от Солнца и отталкивается от Солнца приливными силами, которые возрастают из-за увеличения скорости вращения Земли и увеличения роли приливных сил с уменьшением расстояния.

Ученые на грани открытия пятой силы природы

Рисунок 5. Зависимость силы притяжения (FN) Земли к Солнцу от расстояния до него в ходе прецессионного движения Земли.Rп — расстояние от Земли до Солнца в момент перигелия прецессионного движения Земли (1350 г. до н.э.), Rа – расстояние от Земли до Солнца в момент афелия прецессионного движения Земли (10750 г. до н.э.)

Картина образования гравитационных волн парой нуклонов совершенно идентична образованию гравитационных волн парой черных дыр при слиянии. Таких картинок в Интернете достаточно и автор не счел нужным приводить её рисунок. Длина волны образуемой взаимодействием пары нуклонов в два раза больше длины волны внутреннего ядерного взаимодействия, так как зависит от удвоенной массы нуклона. Этим наглядно показывается, что гравитационные волны могут служить мерой массы материи. В настоящее время является доказанным фактом, что сильные гравитационные волны низкой частоты могут излучать только тела большой массы. Это, прежде всего, массы ядер черных дыр, звезд и планет. Примем sin (ωn1 * t +φn1) = sin (ωn2 * t +φn2) = 1; Угловые скорости вращения нуклонов направлены в разные стороны, поэтому приливные ускорения нуклонов суммируются. Формулу зависимости ядерных сил от расстояния Автору найти не удалось, поэтому она принята такой как и в силе Казимира (1/ R4n-n ). Найдем отношение приливного ускорения нуклона (wn) к его ускорению, вычисленному по формуле закона всемирного тяготения (an).:

wn 2 G1 Mn Rnωn / R4n-n 2 G1 Rnωn

— = —————————- = ——————– (4)

an G Mn / R2 n-n GR 2n-n

Rn = 10-15 м — радиус нуклона;

R n-n= 10-15 м — расстояние между нуклонами;

wn 2 G1 10-15 5 10 22 G1

—- = ——————————— = —- 10 38 раз

an G (10-15 )2 G

Что и требовалось доказать.

Автор считает, что ядерные силы являются силами гравитационного взаимодействия. Остается лишь вопрос выяснения формулы фрактальной зависимости гравитационного взаимодействия от расстояния.

Источником силы Казимира могут являться увеличивающиеся гравитационные волновые каналы (ГВК) между парами ядер материи (альфа-частиц) разных пластин при их сближении (рис. 6). Гравитационные волны генерируют ГВК, ориентированные перпендикулярно просвету между пластинами. Наблюдаются же гравитационные волны вдоль просвета и на частоте в два раза ниже чем возбуждающее электромагнитное поле в динамическом эффекте Казимира. При перемене фаз в переменном электромагнитном поле, одновременно меняются фазы и магнитного потока и электрической напряженности, поэтому направление гравитационной составляющей не изменяется и пластины имеют движение в одном направлении, так как направление движения задается взаимодействием с внешним гравитационным полем, направление которого тоже не меняется.

Ученые на грани открытия пятой силы природы

Рисунок 6. Представление структуры ГВК между парой пластин Казимира.

Массой для строительства ГВК служит масса фотонов физического вакуума пространства между пластинами, поэтому среда находящаяся между пластинами обедняется фотонами физического вакуума и скорость гравитационных волн в этой среде увеличивается. То, что пластины являются проводниками, затрудняет проход физического вакуума внутрь пространства Казимира извне. Пониженный вакуум внутри ГВК1,2-5,6 ,ГВК 3,4-7,8 между пластинами вызывает притягивание пластин, а пониженный вакуум в ГВК 1,2,5,6 — 3,4,7,8 вызывает увеличение скорости света «на просвет» между пластинами, так как материя ГВК1,2-5,6 и ГВК 3,4-7,8 не оказывает существенного сопротивления передаче гравитационных волн «на просвет» из-за малых поперечных размеров ГВК1,2-5,6 и ГВК 3,4-7,8 . Это роднит эффект Казимира с возникновением «сквозняков» в проходах или ускорения течения в стрежень реки.

Ядерные взаимодействия происходят на расстояниях около одного ферми (1 фм. = 10 – 6 нм), что в миллион раз меньше чем расстояния, на которых начинает действовать сила Казимира (более 1 нм ).

В соответствии с формулой равноускоренного движения, при ядерных взаимодействиях на расстоянии (S = 1 фм = 10- 15 м.) материя физического вакуума разгоняется до скорости света (с = V = 3 10 8 м./сек.) за время периода взаимодействия (Т) :

S = V Т / 2; Т = 2S/ V

при расстояниях взаимодействия около 1 фм = 10- 15 м. ; V = 3 10 8 м./сек.

Т = 2 10 – 15 / 3 10 8 = 0,66 10 – 23 сек. Это является периодом (Т), с которым происходит ядерное взаимодействие. Ему соответствует частота ядерного взаимодействия;

f = 1 / Т = 1 / 0,66 10 -23 гц. = 1,52 10 23 гц.

Это частота соответствует гамма-излучению электромагнитного спектра (рис. 7).

Ученые на грани открытия пятой силы природы

Рисунок 7. Номограмма электромагнитного спектра.

До пространства между пластинами это излучение не доходит, а доходит излучение с частотой преобразованной в трех ГВК (f 1 = 1,52 10 23 гц : 2 : 2 : 2 = 1,9 1022 гц.). Расстояние на котором фиксируется сила Казимира в миллион раз превышает дистанцию ядерного взаимодействия.

Рассмотрим силу Казимира соответствии с формулой ослабления электромагнитного сигнала:

y=A e αt sin (βt+ φ0)

α- впоказатели степени представляет сомножитель, характеризующий сопротивление среды, пропорциональный угловой скорости вращения фотона (ωf), передающего сигнал своей скоростью вращения с некоторой инерцией в течении времени (α=kω , где k – произвольный коэффициент). Чем выше частота сигнала, тем сильнее сказывается инерция. Сигнал на преобразованной частоте (f 1 = 1,9 1022 гц.) имеет ослабление (еkω/8 ), что значительно меньше чем на частоте исходного сигнала ( f 1 = 1,52 10 23 гц ), но за время распространения (t ) он дополнительно ослабляется (еkωt/8). Время (t ) при этом в (106 )раз больше при наблюдении эффекта Казимира чем при исходных ядерных взаимодействиях.

В пространство между пластинами Казимира гамма-излучение поступает на более низкой частоте и значительно ослабленным по силе, но тем ни менее силы достаточно, чтобы вызвать притяжение пластин. Ни о какой слабости гравитационных взаимодействий не может быть и речи, им по силе любые действия во Вселенной.

И сила Казимира, а при дальнейшем уменьшении расстояний и силы ядерных взаимодействий являются силами гравитационных взаимодействий. Они осуществляются гравитационными волнами, которые излучаются материей взаимодействующих тел и являются мерой их массы.

При приложении к пластинам переменного напряжения наблюдается динамический эффект Казимира, заключающийся в излучении гравитационных волн с частотой уменьшенной в два раза по сравнению с частотой возбуждения и наблюдалось движение пластин в пространстве со скоростью до 5% от скорости света.

Автор предполагает, что при приложении к разным концам пластин напряжений сдвинутых по фазе, вполне возможно, что будет происходить управляемое движение пластин в гравитационном поле третьего тела или в физическом вакууме (двигатель Алькубьерре).

Наночастицы, в зависимости от размера ( от 2 до 30 нм.) окрашивались в различные цвета. Интересно в этом сообщении то, что в пространстве, которое включает пространство эффекта Казимира нет места таким крупным частицам, а частицы, которые можно поместить в пространство Казимира могут быть только меньше 1 нм. и удел таких частиц светится в лучшем случае в ультрафиолетовом свете. В пространстве Казимира нет необходимости во внешней подсветке. Частицы сами будут излучать электромагнитные волны диапазонов ультрафиолетового, рентгеновского и гамма – излучений за счет гравитационных волн ультрафиолетового, рентгеновского и гамма – излучений, идущих от сильного ядерного гравитационного взаимодействия в пластинах.

Ученые на грани открытия пятой силы природы

Рисунок 8. Поясняющий рисунок, объясняющий суть метода квантовых точек.

Все взаимодействия тел производятся гравитационными волнами которые излучаются взаимодействующими телами.Гравитационные волны могут являться мерой массы тел. И сила Казимира, а при дальнейшем уменьшении расстояний и силы ядерных взаимодействий являются силами гравитационных взаимодействий.Существует обратная связь между степенью обратной фрактальной зависимости силы притяжения от расстояния и самим расстоянием и эта связь является отрицательной. FN = GM1M2/ R n-β; где (n-β) = f(1/R). С уменьшением расстояния степень отрицательной обратной связи возрастает.

Гравитация является связным множеством Мандельброта – пересечением вложенных связных компактных множеств.Автор предполагает, что и пространство по Эйнштейну закручивается потому, что существует обратная отрицательная связь в кривизне пространства от расстояния. Вихри сворачиваются внутрь, где эта зависимость выше.

Автор предполагает, что при расстояниях, соответствующих ядерным взаимодействиям (S = 1 фм = 10- 15 м.) фрактальная зависимость гравитационного взаимодействия от расстояния увеличивается и гравитационное взаимодействие за счет этого усиливается. Усиливается гравитационное взаимодействие и за счет приливных ускорений вращающихся частиц, пропорциональных частоте вращения. Гравитационное взаимодействие в микромире принимает вид сильного ядерного взаимодействия. До выхода гравитационных волн ядерного взаимодействия на поверхность вещества гравитационные волны ослабляются в 106 раз и их частота снижается в восемь раз. При взаимодействии этих ослабленных и преобразованных гравитационных волн от двух зеркальных пластин и возникает ГВК в котором проявляется эффект Казимира.

В опытах по наблюдению эффекта Казимира используются зеркала. Зеркала подробно исследовались Н. А. Козыревым после его эксперимента с наблюдением за гравитационным излучением звезд в телескоп и обнаружения «прошлого», «настоящего» и «будущего» положения звезд. Существует даже понятие «зеркало Козырева». Автор считает, что особые свойства зеркал возникают из-за особого расположения альфа-частиц в зеркалах. Этим зеркала равномерно, без изъянов, отталкивают гравитационные волны физического вакуума. Даже если вещество плохо отражает гравитационные волны (воспринимаемые глазом как свет), то при его полировке, а значит и приведении альфа-частиц в определенный порядок, появляются отражающие свойства. Отражается не свет, а отражаются гравитационные волны, несущие свет.

6.11.2023, 11:53 Шлеенков Марк Александрович Рецензия: В современной физике эффект Казимира считается полностью объяснённым. Ещё со времён Средневековья было известно, что если близко поставить корабли бортами друг к другу, то даже при довольно спокойном море они сблизятся до столкновения. Ведь при таком расположении интерференция волн в водной среде будет приводить к тому, что возникнет превышение сил, действующих на наружные борта над силами в узком промежутке между кораблями. Поэтому, после открытия в квантовой механике процесса образования и анигиляции пар виртуальных частиц, был предсказан аналогичный эффект и для случая, если на близком расстоянии друг от друга будут параллельно расположены плоские пластины. Правда с экспериментальным подтверждением этого возникли серьёзные технические трудности, вследствие чего он был подтверждён лишь спустя девять лет после предсказания, в 1957 году. В данной статье автор поставил цель доказать гравитационную природу сил Казимира. Это конечно не может вызвать никаких возражений, ведь любая попытка дополнительно исследовать даже вроде изученный предмет должна только приветствоваться. Но вот выбранные автором доказательства удивляют. Во-первых, принимается за аксиому существование неких гравитационных волн (не таких, как по Эйнштейну). В своё время, при обсуждении статьи "Сила гравитационных волн. Часть 1", автор заявил, что генерация таких волн происходит из-за взаимодействием частиц, одна из которых приходит из другой Вселенной, а другая из нашей, причём эти неведомые частицы, несмотря на свою бесконечную малость, имеют тем не менее возможность сжиматься и расширяться. Что сейчас автор об этом думает, я не знаю. Но то, что по мнению автора, все без исключения тела во Вселенной излучают эти волны и ими обмениваются, но их зарегистрировать ничем невозможно, уже особо и не удивляет. Во-вторых, привлечение для доказательства гравитационно-волновые каналы (ГВК), о существовании которых во всём мире знает только один человек, и этот человек автор. В-третьих, новаторская и абсурдная трактовка (доработка) закона всемирного тяготения. Здесь об этом говорить не буду, рецензию на эту "гипотезу" я написал в соответствующей статье. В целом, если взять хотя бы только два вышеперечисленных пункта, то о никаком научном доказательстве идти речи не может. Статья хорошо оформлена, но никакого отношения к науке не имеет. Её публикацию не рекомендую.

Электромагнитные силы, создаваемые магнитным полем

Энергия, которая заключена в магнитное поле, проявляет себя при помощи электромагнитных сил, что возникают при взаимодействии движущихся электрических зарядов и магнитного поля. Электромагнитная сила, которая возникает в магнитном поле при движении электрического заряда, действует на поле в направлении, что перпендикулярно направлению и движению силовых линий, а также стремится вытолкнуть заряд за его пределы.

Если в магнитное поле поместить проводник с током $I$, то между магнитным полем и электронами, которые проходят по проводнику, возникнут электромагнитные силы, что образуют результирующую силу $F$, стремящуюся вытолкнуть из магнитного поля проводник.

Электромагнитную силу можно определить при помощи закона Ампера. Он сформулирован так: электромагнитная сила, которая действует на проводник с электрическим током, что находится в магнитном поле и располагается перпендикулярно направлению данного поля, равна произведению индукции поля $B$, силы тока $I$ и длины проводника $ l $.

$F = IBl$

По правилу левой руки можно определить направление действия силы $F$: левая рука располагается так, чтобы магнитные линии входили прямо в ладонь, а четыре вытянутых пальца совмещались с направлением электрического тока – тогда большой палец, что расположен под прямым углом, укажет направление действия силы.

«Электромагнитные силы» 👇

Сила возникнет только в том случае, если проводник располагается под некоторым углом или перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Если проводник располагается вдоль силовых линий магнитного поля, то электромагнитная сила приравнивается нулю.

Чтобы изменить направление электромагнитной силы, нужно изменить направление магнитного поля или направление электрического тока в проводнике.

Электромагнитная сила $F$ возникает при взаимодействии магнитного поля и проводника с током. Ее возникновение наглядно можно представить как результат взаимодействия магнитных полей. Собственное круговое магнитное поле возникает вокруг проводника с электрическим током, оно будет складываться с внешним полем. При этом справа от проводника, в котором силовые линии поля совпадают с внешними линиями магнитного поля, осуществляется разрежение силовых магнитных линий.

Силовые линии магнитного поля обладают свойством упругости, которое напоминает свойство резиновых нитей, что стремятся сократиться по длине и вытолкнуть проводник из места сгущения силовых линий в сторону их разрежения. В результате этого и возникает электромагнитная сила $F$.

Если в магнитное поле поместить не проводник, а катушку или виток с током, и расположить их вертикально, то используя правило левой руки, можно определить, что электромагнитные силы, действующие на них, направляются в разные стороны. В результате взаимодействия двух сил возникает вращающий момент $M$, который приведет к повороту катушки или витка.

$M = FD$, где $D$ – это расстояние между сторонами катушки или витка.

Виток будет вращаться в магнитном поле, пока не займет положение, что будет перпендикулярным силовым линиям поля. Для того чтобы увеличить вращающий момент в электродвигателях, применяется не один виток, а несколько.

Роль в природе

Огромную совокупность электромагнитных процессов охватывает классическая теория электричества. Среди основных типов взаимодействий (гравитационные, электромагнитные, ядерные и слабые) электромагнитные силы занимают первое место по разнообразию проявлений и частоте встречаемости. Упругая сила пара имеет электромагнитную природу, поэтому смена «столетия пара» на «столетие электричества» означает лишь смену эпохи, когда люди не могли управлять и воздействовать на электромагнитные силы, на ту эпоху, где человечество распоряжается этими силами на свое усмотрение.

Электромагнитные силы, которые существуют в природе, перечислить сложно. Благодаря им определяется устойчивость атомов, происходит объединение атомов в молекулы, обуславливается взаимодействие между ними, что приводит к образованию жидких и твердых тел. Все виды трения и упругости имеют электромагнитную природу.

Роль электрических сил имеет огромное значение в атомном ядре. При взрыве атомной бомбы в ядерном реакторе электромагнитные силы разгоняют осколки ядер, что приводит к выделению мощной энергии. Даже взаимодействие между телами происходит при помощи электромагнитных волн – радиоволн, света, а также теплового излучения.

Не понимаешь, как писать работу?

Виды электромагнитных сил

Электромагнитные силы – это силы, которые действуют между телами по причине того, что эти тела состоят из заряженных движущихся частиц, между которыми действуют магнитные и электрические силы.

К электромагнитным силам можно отнести:

Сила трения всегда направлена в сторону, которая противоположна движению. Она не имеет точки приложения. Существует два вида силы трения:

Сила трения скольжения определяется по следующей формуле:

Кроме вышеперечисленных сил трения также можно выделить электромагнитные силы вязкого трения и силы трения качения.

Она направляется противоположно деформации. Модуль силы упругости можно вычислить по формуле:

Также к электромагнитным силам можно отнести вес тела.

Если тело находится в состоянии покоя относительно вертикали или движется вверх или вниз равномерно, то его вес приравнивается к силе тяжести:

$P = mg$

Если тело движется вверх с замедлением или вниз с ускорением, то его вес значительно меньше силы тяжести. Найти его можно по следующей формуле:

$P= m (g-a)$

Если тело падает свободно, то наступает невесомое состояние. Вес тела в таком случае приравнивается нулю:

$P = 0$

Если тело опускается вниз с замедлением или движется вверх с ускорением, то его вес превышает силу тяжести. Найти вес тела можно по формуле:

$P = m(g + a)$

В таком случае отношение веса тела к силе тяжести можно назвать перегрузкой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *