Как из разности потенциалов создать ток

Разность потенциалов

Поскольку электрический ток является упорядоченным движением заряженных частиц, то для определения величины тока необходимо знать, как величину энергии частиц, так и силу стороннего воздействия на них.

Сущность понятия потенциальной разницы

Для изучения свойств заряженных частиц, помещенных в электростатическое поле, введено понятие потенциала. Оно означает отношение энергии заряда, помещенного в электростатическое поле, к его величине.

При переносе заряженной частицы в другую точку поля меняется его потенциальная энергия, а величина заряда остается неизменной. Для переноса требуется затратить некоторое количество энергии. Данная энергия по переносу единицы заряда получила название электрического напряжения. Соответственно, больший запас энергии будет ускорять перенос, то есть, чем больше напряжение, тем больше ток в цепи.

В данном случае разность потенциалов – это численное равенство напряжению между точками нахождения единичного заряда. Для общего случая здесь должна добавляться работа сторонних сил, которая называется электродвижущей силой (ЭДС). По своей сути, электричество – это работа стороннего источника (генератора) по поддержанию в электросхеме заданных уровней напряжения и тока.

Единица разности потенциалов

В честь ученого (Алессандро Вольта), впервые доказавшего существование разницы потенциалов, единица измерения названа Вольт. В международной системе единиц напряжение обозначается символами:

• В – в русскоязычной литературе;
• V – в англоязычной литературе.

Кроме этого, существуют кратные обозначения:

• мВ – милливольт (0.001 В);
• кВ – киловольт (1000 В);
• МВ – мегавольт (1000 кВ).

Поток вектора магнитной индукции

Электростатическое поле характеризуется напряженностью, которая вместе с вектором электромагнитной индукции составляет электромагнитное поле.

Если заряженная частица движется в электромагнитном поле, то полную силу, которая воздействует на частицу, определяют по закону Лоренца:

где:

• q – величина заряда;
• v – скорость движения;
• E – величина электрического поля;
• В – вектор магнитной индукции.

Обратите внимание! В указанной формуле приведены векторные величины. Крестом обозначено векторное произведение.

Силу F воздействия на частицу принято называть силой Лоренца.

Данная формула является наиболее общей и может использоваться для вычисления при условии точечного заряда (в том числе единичного).

Теорема Гаусса для магнитного поля

Теорема Гаусса является одной из самых основных в электродинамике законов. Существуют теоремы Гаусса для электрического и магнитного полей, которые входят в состав уравнений Максвелла. При помощи данного закона устанавливается связь между напряженностью электрического поля и заряда в случае произвольной поверхности. Теорема (закон) Гаусса гласит, что в произвольной замкнутой поверхности поток вектора электрического поля пропорционален заряду, заключенному внутри поверхности. Для магнитного поля теорема Гаусса говорит о том, что поток вектора магнитной индукции через произвольную замкнутую поверхность равен нулю.

Выражение для потенциала поля точечного заряда

Поскольку потенциал равен интегралу от напряженности поля, то можно подставить под знак интеграла выражение для напряженности поля единичного заряда. После интегрирования и преобразования выражение для поля точечного заряда принимает вид:

где:

• ε0 – электрическая постоянная;
• r – расстояние.

Приведенное выражение свидетельствует, что величина энергии растет пропорционально степени заряженности и падает пропорционально расстоянию.

Проводники в электростатическом поле

Размещение проводника в электростатическом поле приводит к тому, что поле начнет действовать на носители заряда внутри проводящего предмета. Носители начинают перемещаться до тех пор, пока электростатическое поле вне поверхности ни обратится в нуль.

Поскольку поле внутри вещества отсутствует, то во всех точках проводящего материала энергия будет постоянной, а поверхность эквипотенциальной. Векторы напряженности поля направлены под прямым углом в любой точке поверхности проводника.

Под действием поля заряды внутри проводника отсутствуют, поскольку они сосредоточены исключительно на поверхности. Этот факт используется при экранировке – защите тел от влияния внешних электромагнитных и электростатических полей. Для экранирования может использоваться не только сплошной проводящий материал, но и сетка, так называемая «клетка Фарадея».

Также свойство перемещения заряженных частиц (электронов) используется в электростатических генераторах для получения напряжения в несколько миллионов вольт.

Электроемкость уединенного проводника

Для связи величин заряда и напряжения введено понятие электрической емкости. Для уединенного проводника (такого, на который отсутствует влияние других заряженных тел) значение емкости – величина постоянная и равная отношению количества заряда к потенциалу. Другими словами, емкость показывает, какой заряд нужно сообщить проводнику, чтобы его потенциальная энергия увеличилась на единицу.

Электроемкость не зависит от степени заряженности. Роль играют только:

• форма;
• геометрические размеры;
• диэлектрические свойства среды.

Так же, как и емкость электрического конденсатора, электроемкость проводника будет обозначаться в фарадах.

Обратите внимание! На практике электроемкость проводника составляет очень малую величину. Для увеличения значения, особенно при производстве конденсаторов, как элементов с нормированным значением емкости, разработаны особые технологии.

Падение потенциала вдоль проводника

На концах проводника, помещенного в электрическое поле, начинает наблюдаться разность потенциалов. Вследствие этого электроны начинают перемещаться в сторону увеличения разности. В проводнике возникает электрический ток. Свободные электроны продвигаются вдоль проводника до тех пор, пока разница ни будет равна нулю. На практике для поддержания заданной величины тока цепи запитываются от источников напряжения или тока. Разница заключается в следующем:

• Источник тока поддерживает в цепи постоянный ток вне зависимости от сопротивления нагрузки;
• Источник напряжения поддерживает на своих зажимах строго постоянную ЭДС, независимо от величины потребляемого тока.

Разница потенциалов (падение напряжения) пропорциональна расстоянию от концов проводника, то есть обладает линейной зависимостью.

Опыт Вольта

Первым доказал существование разности потенциалов Алессандро Вольта. Для опытов были взяты два диска, выполненных из меди и цинка и насаженных на стержень электроскопа. При соприкосновении меди и цинка листочки электроскопа расходятся, свидетельствуя о наличии электрического заряда.

На основании своих опытов ученый изготовил первый источник электрического напряжения – вольтов столб.

Измерение контактной разности потенциалов

Основная проблема заключатся в том, что контактная разность потенциалов не может быть измерена напрямую, вольтметром, хотя значение ЭДС в цепи с соединением двух различных проводников может составлять от долей до единиц вольт.

Контактная потенциальная разница существенно влияет на вольтамперную характеристику измеряемой цепи. Наглядным примером может служить полупроводниковый диод, где подобное явление возникает на границе соприкосновения полупроводников с разным типом проводимости.

Разность потенциалов на практике

С общепринятой точки зрения, разность потенциалов – это напряжение между двумя выбранными точками цепи. В то же время напряжение между каждой из этих точек и третьей точкой будет отличаться в полном соответствии с определением.

Наглядный пример:

• Точка А в электрической схеме – напряжение 10 В относительно провода заземления;
• В точке В напряжение составляет 25 В относительно того же провода.

Необходимо найти напряжение между точками А и В.

В данном случае искомая разность составляет:

UAB= ϕА-ϕВ=10-25=15 В.

Рассматриваемые понятия важны для минимального объема знаний в области электротехники и электроники, поскольку на них основываются все расчеты и практические решения. Без этих азов невозможно более углубленное изучение электрических дисциплин.

Видео

Источник

Коробка уравнивания потенциалов

Для того чтобы понять, как осуществляется выравнивание потенциалов, надо разобраться с понятием потенциалы и разницы между ними.

Схема подключения уравнивания потенциалов

Что такое электрический потенциал и разница потенциалов

Для наглядности можно рассмотреть доходчиво на простом примере две металлических монеты, которые нагреть до разных температур:

• Т1 = 100 ̊С;
• Т2 =70 ̊С.

ΔТ = 100 – 70 = 30 ̊С – разница температур будет в 30 градусов.

Если соединить монеты, тепло начнет перемещаться: более нагретая – будет отдавать тепло и остывать, менее нагретая – принимает тепло, разогревается больше. Таким образом, происходит теплообмен до выравнивания температуры на двух монетах.

В нашем случае рассматривается электрический потенциал, монеты или другие предметы можно зарядить электрическим зарядом, в этом случае будет перемещаться не тепло, а заряженные частицы от большего заряда к меньшему заряду, произойдет выравнивание потенциалов до сбалансированного состояния зарядов. Таким образом, временно возникает электрический ток.

В международной системе измерения СИ электрический потенциал измеряют как работу электрического поля по перемещению положительного заряда из определенной точки магнитного поля на бесконечно удаленное расстояние.

Величина потенциала измеряется вольтами:

• Дж – энергия магнитного поля, измеряется в Джоулях;
• Кл – величина заряда, измеряется в Кулонах;

Разница между потенциалами двух зарядов, как в случае с нагревом монет, будет:

ΔВ = 100В – 70В = 30В.

Разность потенциалов уравнение

Разницу потенциалов в электрических цепях между двумя токопроводящими поверхностями, чаще всего это бывают провода, корпуса электроустановок, водопроводные тубы, шины заземления, называют напряжением и обозначают буквой «U».

Не вдаваясь в подробности физических процессов, принимается за аксиому, что в промышленных электрических цепях за объект с абсолютно нулевым потенциалом принимается земля. Поэтому напряжение в цепи измеряется относительно заземляющего контура.

Разность потенциалов в сети и угроза для людей

На рабочих местах в офисах, на производственных линиях большое количество электрооборудования. Оно имеет металлические корпуса для экранирования элементов схем от побочных электромагнитных наводок, которые отрицательно влияют на работу оборудования. Заводские станки на производстве по причине производственных условий имеют прочные металлические корпуса и много другого оборудования внутри. Все корпуса обязательно заземляются на общий контур заземления. Промежуточным элементом между общей шиной заземления и элементами, подлежащими заземлению, может быть шина уравнивания потенциалов.

Одним из вариантов, который активно применяется потребителями, считается шина дополнительного уравнивания потенциалов шдуп. Коробки серии шдуп у4 имеют эстетичный вид и удачно вписываются в интерьер.

При замыкании токоведущих частей в приборе на корпус через него начинает проходить ток. Это может произойти при механических повреждениях, деформации металлических листов корпуса или смещения отдельных элементов внутри прибора. Иногда перетирается изоляция проводов, и возникает утечка тока на корпус или короткое замыкание. Когда контакты заземления надежны, сработает защита, или отдельные элементы прибора выйдут из строя, линия будет обесточена. В этих случаях угроза поражения электрическим током исключается. Возникающие токи через корпус будут уходить на заземляющий контур, при нарушении заземления, ненадежных контактах на шинах или корпусах, обрывах заземляющих проводников возникает угроза для работающего персонала.

Если коснуться неисправного прибора без заземления, токи на корпусе начинают протекать через человеческое тело. Особенно опасна ситуация, когда прикосновения происходят в двух точках: незаземленного прибора и любого заземленного элемента интерьера, металлического пола, соседнего прибора, батареи, шины заземления или другого объекта. В этом случае тело человека исполняет роль нагрузки, через которую протекает ток на землю.

Пример поражения током в левой части и защита, когда произведено выравнивание потенциалов, в правой части

Напряжение (разность потенциалов) при коротком замыкании фазы на корпус будет равно 220В. При повреждении изоляции проводов оно может быть меньше, это зависит от того, насколько изоляция сохранила свои диэлектрические свойства. Переменное напряжение выше 42В уже может представлять угрозу для человеческой жизни.

Места прикосновений имеют большое значение, некоторые варианты, когда маршрут протекания тока идет через сердце, считаются наиболее опасными, могут привести к смертельному исходу:

• Через грудь и руки;
• Через руки в ноги;
• Особенно опасен маршрут через левую руку, сердце и правую или левую ногу.

В бытовых условиях частного дома или квартиры опасность от разности потенциалов возникает в помещениях с повышенной влажностью. В ванной комнате и на кухне сосредоточено большое количество электрической бытовой техники:

• Стиральные машины;
• Микроволновая печь;
• Холодильник;
• Нагревающий котел и другая техника.

Большую опасность представляют электрические приборы, находящиеся рядом с трубами водоснабжения или отопления, совмещающие функции электрического оборудования с циркуляцией воды. Вода является хорошим проводником электрического тока, при плохом заземлении стиральная машина, струя из крана, раковина или ванна могут бить током.

Вариант схемы подключения объектов к шине выравнивания потенциалов

Важным моментом является то, что заземление электрических цепей металлических конструкций, канализации, водоснабжения, отопления имеет отдельные несвязанные контура. Даже если все они уходят в землю, то имеют различные сопротивления заземления. Когда не установлена дополнительная система уравнивания потенциалов между фазой, контуром заземления, системами отопления и водоснабжения, будет разное напряжение. Это создает между ними разность потенциалов, при утечке тока с фазы на любую из коммуникаций. Напряжение можно замерить обычным мультиметром в режиме измерения переменного напряжения на пределе 200 или 750 В.

Например:

• Между фазой и отоплением – 180 В;
• Фаза – водоснабжение – 120В.

При таком раскладе при неисправной стиральной машине без заземления при соприкосновении с корпусом и металлической водопроводной трубой через тело пройдет переменный ток напряжением 120В. Даже между водопроводом и контуром отопительной системы будет:

U (отопление – водопровод) = 180В – 120В = 60В, это вполне достаточно чтобы травмировать человека током при прикосновении к этим коммуникациям одновременно.

В современных условиях металлические трубы в многоквартирных домах меняют на пластиковые отдельными участками. Самая плохая ситуация, когда соседи сверху и снизу заменили, а на промежуточном этаже остались металлические конструкции, они никак не замкнуты на землю. В этом случае напряжение:

• Фаза – водоснабжения может быть еще меньше 20-30В, казалось бы, хорошо, это не смертельно;
• Но при утечке разница потенциалов отопление – водоснабжения будет еще больше 180В-30В = 150В.

К сведению. Для того чтобы дополнительная система уравнивания потенциалов была эффективна, в электрических сетях на различных объектах используется коробка уравнивания потенциалов.

Конструкция и подключение коробки уравнивания потенциалов (КУП)

Что такое уравнивание потенциалов? По своей сути, коробка для выравнивания потенциалов (КУП) представляет собой обычное коммутационное устройство: в пластиковом корпусе крепится латунная шина с отверстиями под болтовое крепление проводников. Выравнивание потенциалов конструкцией различных коммуникаций осуществляется подключением их к единому контуру заземления, который работает как уравнитель электрических потенциалов.

Внешний вид коробки модели шдуп у4

КУП рекомендуется устанавливать в ванной комнате, на кухне, где проходят стояки различных сантехнических коммуникаций, при этом обеспечивается беспрепятственный доступ к ней.

Дополнительная система выравнивания потенциалов ДСУП имеет несколько вариантов коробок, одна из наиболее эффективно используемых – куп2603. Они очень удобны, в моделях куп2603 и куп куп2603 1 хорошо сочетается цена и качество, поэтому они так популярны у потенциальных покупателей. Удачный вариант для различных вариантов ДСУП.

Пример подключения труб к шине КУП

На шину коробки в ДСУП подключается вся доступная к прикосновению в помещении бытовая электротехника.

Обратите внимание! Система уравнивания потенциалов по ПУЭ (правила устройства электроустановки) издание №7 п. 7.1.88 требует в ванной комнате все токопроводящие конструкции различных коммуникаций, выходящих за пределы помещения, подключать на шину КУП. Над нагревательными элементами пола, залитыми в бетон, закладывается металлическая сетка, которая также подключается к КУП.

Примерный перечень подключаемых элементов:

• Шина РЕ заземления в РЩ как элемент заземляющего контура;
• Металлическая труба водоотвода (канализация);
• Трубы водопровода холодного и горячего стояков;
• Все отводы заземления бытового электрооборудования;
• Трубы отопительной системы;
• Металлический корпус ванной и раковины.

Пример подключения ванны к шине КУП

Все соединения ДСУП рекомендуется осуществлять проводом ПВ 1х4 с ПВХ изоляцией желто-зеленого цвета.

После выравнивания потенциалов с помощью ДСУП напряжения между конструкциями различных коммуникаций не будет, следовательно, при прикосновении к ним нет оснований опасаться ударов электрическим током.

Видео

Источник

О физике. Часть 3. Электричество.

Электричество.

Электрическое поле – является производным от гравитационного поля. Оно возникает при определенных условиях и представляет собой двусторонний направленный поток эфира по каналу проводнику.

В основе электричества лежит разность гравитационных потенциалов различных областей пространства. Под гравитационным потенциалом понимает количество движения в выбранной локальной области. Собственно такая разность всегда существует внутри гравитационного поля. Во-первых, при приближении к Земле и в глубину Земли поток уплотняется сам по себе. Кроме того разность потенциалов существует и в рамках самого потока, так как сам поток тоже представляет собой спираль в спирали. И в центре таких спиралей плотность потока выше, чем на окраинах. Поэтому в рамках разных высот, а также на одной высоте естественным образом существуют различные потенциалы. Но система не уравновешивает их, ибо гравитационное поле само по себе уже сбалансировано таким образом.

Но если в системе появляется проводник, например в воздухе существует повышенная влажность, эта разность потенциалов между различными слоями может быть естественным образом быть замкнута через проводник. В результате возникает то, что называется молнией. В районе земли существует разность потенциалов порядка 130В на метр высоты, но она не равномерна. Самый большой потенциал – у Земли. Он обычно помечается минусом (-). Самый малый потенциал – на высоте – он обычно помечается плюсом (+). Рельеф местности, деревья, дома уравнивают потенциал у земли. Поэтому у самой земли разность потенциалов минимальная, если только это не чистое поле. Собственно само электрическое поле существует только в момент самой молнии, в другое время этого потока нет. Разряд происходит сначала путем формирования канала лидера, который через атомы выстраивает сам проводник, замыкая через себя зоны с разными гравитационными потенциалами. После этого идет сам обмен между слоями в виде мощного пробоя – молнии. Завершается он разрушением самого проводника из-за большой энергии, пропускаемой по каналу.

В момент разряда поток с низким потенциалом движется в сторону высокого потенциала, а поток с высоким потенциалом движется в сторону низкого потенциала. При этом такие направленные потоки закручиваются в двойную спираль. Та спираль с еще меньшие спирали и т.д. Самая большая плотность электрического поля в середине проводника, поле и поток течет и вокруг проводника. Чем дальше от проводника, тем меньше электрическое поле.

Никола Тесла в конце 19 века проводил эксперименты в Колорадо-Спрингс. На рисунках ниже показана схема его установки, а также рисунок из патента по получению радиантной энергии от 1901 года
.

Собственно, рисунок показывает большой, высоко поднятый шар над землей, который соединен с верхней пластиной конденсатора, находящегося у земли. Нижняя пластина конденсатора хорошо заземлена. Из-за хорошей проводимости проводника потенциал нижней пластины выравнивается с потенциалом земли. А потенциал высокоподнятого шара (а это более 60м) выравнивается с потенциалом верхней пластины конденсатора.
В результате верхняя пластина конденсатора приобретает гравитационный потенциал, который существует в области большого шара диаметром почти метр, а нижняя – гравитационный потенциал земли в месте заземления. Чем ниже заземление и чем выше шар, тем больше организуется разность потенциалов на пластинах конденсатора.
Когда разность достигает критической отметки, возникает пробой в искровом промежутке вместе с током во всей цепи от верхнего шара до заземления, энергия пробоя может быть утилизирована разными способами, приведенными в патенте. После прерывания пробоя, процесс выравнивания потенциалов шара и верхней пластины конденсатора, заземления и нижней пластины повторяется вновь до следующего пробоя.
Что-то подобное может работать и у земли, когда проводник натягивается у земли на изоляторах, как это делал Морей.

В этом случае работает как разность потенциалов между заземлением и высотой натянутого провода, так и разность гравитационных потенциалов между разными точками у земли из-за неравномерности входящего в землю гравитационного потока. При этом необходимо понимать картину распределения потенциалов возле земли, а также знать радиусы гравитационных спиралей на соответствующем иерархическом уровне у земли. По некоторым данным, лучше всего разница у земли ловиться с проводником порядка 57м натянутым в направлении север-юг. Заземление – не менее 2м в глубину.
Замечание – потоки и сама земля находятся в постоянном движении, поэтому возле земли не существует фиксированной разницы потенциалов между двумя точками провода. И поэтому устройство Морея настраивалось через резонанс, с одной из частот гравитационного потока, где резонатором выступает провод над устройством.

Резонанс атомов проводника.

Никаких свободных электронов не существует. Электрон является частью атома, и частью того, что составляет химический элемент атома. Изымание из атома электрона приведет к трансмутации элемента. Но никакой трансмутации не происходит. Медь десятилетиями остается медью. Как показано выше работа электричества по одному проводу возможна, т.е. нет потребности иметь замкнутую электрическую сеть. Никакие ионы в воздухе не поднимаются. Молнии чаще сверкают внутри облаков, просто ликвидируя неоднородности гравитационных потенциалов внутри слоя облака. Да и вообще нету потребности вводить вообще понятие электрона, протона, нейтрона с элементарными зарядами. Все частицы в атоме полностью нейтральны, и никакими зарядами не обладают. Вся энергия идет от гравитационного поля, а оно внешнее относительно проводника. Проводник, просто «утилизирует» часть этой «свободной энергии» изменений.

Электрическое поле работает только на уровне вещества. Т.е. материальный проводник является необходимым условием для образования поля. При этом проводник работает на уровне кристаллических связей.

Все атомы любого вещества находятся под постоянным воздействием спиралей гравитационных потоков, а также других полей и импульсов. При этом каждый атом и вещество в целом постоянно флуктуирует (вибрирует) под действием этих потоков. Причем спирали верхних уровней воздействуют на крупные кристаллы и крупные зерна и на вещество/проводник в целом, спирали более нижних уровней воздействуют на зерна вещества более мелких размеров и на конкретные атомы. Каждая спираль воздействует на свой размер элементов. При этом атом, кристалл или вещество в целом, может входить в резонанс с этими потоками эфира, или не входить. Из-за резонанса меняется форма гравитационных потоков в локальной области проводника.

Флуктуация – это своего рода трехмерная вибрация. Она зависит от общего количества движения гравитационных потоков в локальной области вещества. Когда атомы находятся в кристаллической решетке, они на разных уровнях пытаются синхронизовать свои флуктуации. Это происходит из-за того, что они воздействуют друг на друга своими вибрациями через связи между атомами, зернами кристаллов. При этом выделяют синхронные вибрации, и асинхронные вибрации. Уровень асинхронных вибраций в веществе – это температура. Хороший проводник резонирует и синхронизируется на множестве уровней и тем самым выравнивает количество движения в своем объеме. При этом существует большое количество собственных частот синхронизации – колебаний атомов, кристаллов, вещества.

В итоге при подведении потенциала на один конец провода изменяется гравитационный потенциал на другом конце провода, выравнивая его на всем участке проводника. Когда вещество является диэлектриком, то связи между атомами или зернами вещества/наличие разных атомов в структуре диэлектрика не позволяет создать синхронные вибрации по веществу. В итоге в направлении диэлектрика выравнивания потенциалов не происходит. Возникает своего рода заряд на стыке сред.
Описанное выше работает всегда, даже когда провод просто лежит на столе, никуда не подключенный. При этом можно регистрировать «шум проводника», как результат микротоков-синхронизаций внутри его объема – из-за флуктуации эфира окружающей среды и внешних импульсов среды.
Если 2 проводника соединить другим материалом, например припоем, из-за разности материалов будет возникать нарушение синхронизаций во всем объеме, и это место соединение будет источником новых шумов в проводе. Поэтому проводники делают как можно более чистыми, без примесей и соединяют физическим контактом, а там где критично, например, в аудио кабелях для точной передачи звука, еще и экранируют снаружи, чтобы уменьшить уровень шумов в проводнике.

Разность потенциалов, ток и сопротивление.

Гравитационный потенциал определяется количеством движения эфирных потоков в локальной области. Там где потоков больше, плотность, коэффициент сжатия среды эфира — выше. Там, где потоков меньше – плотность среды эфира ниже. Под напряжением понимают разность плотности потоков между точками. При этом ток – упрощенно – это перетекание эфира из более плотной области в менее плотную.

Если просто провод подвесить на изоляторах сверху вниз, или поставить антенну заземленную, то никакого тока в ней не будет. Просто произойдет изменений уровней потенциалов в окружающей среде, и стандартная разность 130В/м исчезнет.

Для того, чтобы такая разность могла появиться, необходим именно разрыв в проводнике, как это сделано в башне Тесла Колорадо-Спрингс, или в разрез двух проводников поставить нечто, обладающее сопротивлением.
Когда потенциал от генератора подводят к проводнику к одному концу, то он почти со скоростью света распространяется волной к другому концу проводника. При этом все атомы и кристаллы проводника приобретают этот потенциал в процессе синхронизации. Тока в этом случае нет. Есть только импульс перераспределения, который сам по себе есть энергия волны потенциала.
Но если к проводнику подвести разность потенциалов и постоянно ее удерживать генератором стартует более сложный процесс. Существует постоянный разбаланс системы. Поток эфира с более плотной области по спирали устремляется в область с более низкой плотностью. И обратный поток по спирали из более низкой плотности устремляется в область более высокой плотности. Фактически с каждой стороны стартует процесс синхронизации с потенциалом генератора. Возникает дополнительная система движения внутри проводника. Эта система движения «раскачивает» проводник, наполняя его энергией. Атомы, кристаллы начинают резонировать на этом дополнительном потоке синхронизации, резко увеличивая синхронные и асинхронные колебания. Число уровней резонанса напрямую влияет на проводимость. Чем больше уровней срезонировало, тем меньше сопротивление. Чем толще проводник, тем меньше его сопротивление.
Синхронные колебания атомов и кристаллов проводника распространяться и на окружающее вокруг провода пространство, меняя его гравитационный потенциал. Это обычно называют индуктивностью. Хотя это просто форма спиральных потоков электрического поля вокруг проводника.

Фактически электрическое поле имеет 2 спирали, показанные на картинке, которые вращаются вокруг проводника в противофазе, на разных уровнях своя спираль.
Асинхронные колебания приводят к росту температуры и излучениям в пространство. Именно они определяют «сопротивление» и нагрузку. Если ток слишком большой, то атомы слишком разбалтываться в системе кристаллических связей, и происходит физическое разрушение проводника. Если проводник является сверхпроводником, то асинхронные колебания не возникают, или гасятся внутри проводника при движении потоков эфира. В итоге тока в обычном понимании на участке «сверхпроводника», по сути, нет. Ибо нет изъятия энергии из проводника, нету разности потенциалов на этом участке.
Коэффициент резонанса – это коэффициент вхождения вещества в резонанс. У сверхпроводника равен 1. У проводников с малым сопротивлением близок к единице. У резисторов, или другого вида активной нагрузки, коэффициент падает. Число уровней синхронных колебаний вещества активной нагрузки не велик, меньший поток эфира способен двигаться вдоль проводника через нее, тем самым ограничивая максимальный ток. Когда частоты излучений асинхронных колебаний атомов и кристаллов смещаются в видимую область, возникает свет и эффект лампы освещения. В диэлектриках вещество вообще не резонирует, проходит резонанс только на уровне отдельных атомов. Поэтому ток через них практически равен нулю.

Статическое электричество.

Когда один материал тереть о другой, возникают механические сильные колебания (флуктуации) атомов и кристаллов вещества. Эти колебания вызывают резонанс соседних атомов, которые тоже начинают флуктуировать, соседние атомы воздействуют на следующие окружающие и т.д. и в веществе возникают волны флуктуаций. Некоторые вещества способны поддерживать такие колебания очень длительное время, почти без затуханий. Например, стекло, эбонит. В результате в веществе возникает дополнительная система движения импульсов. Фактически это означает, что в веществе возникло новое дополнительное количество движения, что и есть гравитационный потенциал. Причем напряжение даже от простого расчесывания может быть десятки тысяч вольт. Правда такое движение ограничено объемом вещества и поэтому имеет ограниченное количество энергии, или другими словами, имеет заряд.

Такие колебания на очень длительное время возможны потому, что некоторые вещества являются почти сверхпроводниками для очень высоких частот. Первоначальный импульс не переходит в асинхронные колебания, т.е. нагрев, поэтому атомы и кристаллы продолжают резонировать.

При подведении проводника к диэлектрику со статическим электричеством можно снять заряд. Электростатическая машина путем трения и съема преобразуется механическую энергию трения в электричество.

Электромагнетизм.

Электромагнитного поля не существует. Есть электрическое поле, магнитное поле, и волновое поле. Это разные поля, отличающееся формой. Электрическое поле – имеет линейную форму вдоль проводника, со спиралями вокруг проводника. Магнитное поле имеет форму сходящихся спиралей, направленных в центр магнитного поля, волновое поле – это поле распространения импульсов по среде/эфиру.

В основе электрического генератора лежит идея создания разности гравитационных потенциалов разными способами. Электромагнитный генератор построен на идее движения провода поперек спиралей потока магнитного поля. Спирали магнитного потока, цепляют и отпускают кристаллы проводника. При каждом захвате и отпускании кристалл дергается и меняет форму и амплитуду флуктуации. Чем больше магнитное поле, тем больше спиралей воздействует на вещество и больше возбуждение, а возбуждение — это дополнительное движение, что и есть потенциал. Чем больше витков провода возбудиться, тем больше возбудиться атомов/кристаллов, и больше напряжение. Подсоединяя к генератору проводник, возбуждение передается дальше по проводнику, от центра к его концам, выравниваясь по его объему.

Магнит, уходя от провода, реже цепляет провод своими спиралями, тем самым уменьшая возбуждение атомов. Вращая магнит вокруг проводов в электрическом генераторе, возникает переменное напряжение.

Что-то подобное возникает и в случае электромагнита, но там процессы несколько иные. Само электрическое поле в виде спиралей вокруг провода, в случае катушки начинает взаимодействовать само с собой на разных витках. Во-первых проявляется сила ампера, отталкивающая витки друг от друга, из-за того что спирали вокруг провода вращаются в одном направлении, а между витков – в противофазе. Это создает условия создания общей спирали вокруг множества витков. В итоге возникает новая система движения, которая по форме похожа на магнитное поле, но имеет немного другую форму:

Во вторых такое электрическое поле начинает оказывать воздействие на вещество сердечника, который начинает резонировать на основании этого электрического поля и проявляет свойства магнетизма. Своими спиралями вращающееся электрическое поле катушки с сердечником воздействует на провод статора генератора, почти точно также как и поле постоянного магнита, создавая в катушке статора переменное напряжение.

Заряд и индуктивность.

Электричество похоже по своему поведению на гидросистему, где давление – аналог напряжения, ток – движение жидкости, конденсаторы – это гидроаккумуляторы. Стандартная схема трансформатора Теслы с разрядником имеет следующий гидроаналог (смотри рисунок ниже)

Конденсатор в слое диэлектрика накапливает разницу между потенциалами подводимых пластин, аналогично того, как мембрана гидроаккумулятора хранит некоторый заряд из-за создавшегося напряжения на ней.
Из-за того, что диэлектрик не способен синхронизировать вибрации атомов и кристаллов внутри себя, внутри него создаются зоны с разным потенциалом и разным количеством движения. Этот внутренний дисбаланс диэлектрика и есть накопленный заряд.
Индуктивность – это своего рода тоже заряд, только запасенный в новой системе движения вокруг провода. Когда в катушке течет ток, вокруг нее формируется система движения эфира, которая подобно магниту, формирует новое поле, большее по размеру, чем просто поле отдельного провода, ибо поля витков как бы складываться и образуется более сложное составное поле. Когда напряжение меняется, производиться перестройка этого составного поля. Требуется некоторое время на перестройку поля, таким образом, индуктивность как бы показывает замедленную реакцию на изменения напряжения, и тока, показывает скорость переходных процессов перестройки поля вокруг катушки. Когда напряжение снимается, созданная система движения исчезает, отдавая энергию обратно, что есть самоиндукция.
Меняя напряжение в катушке переменным напряжением, создаются условия постоянного изменения поля вокруг катушки, таким образом, спирали этого перестраивающегося поля могут постоянно воздействовать на соседние катушки, подобно магниту, который движется возле провода и цепляет его атомы. Так через изменяющееся электрическое поле идет передача энергии в трансформаторе.

Источник

Сила тока. Электродвижущая сила. Разность потенциалов

Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц (тел). За направление движение электрического тока условно принимают направление движения положительных зарядов. Проходящий через какую-то поверхность электрический ток характеризуется силой тока I. Сила тока является скалярной величиной, численно равная количеству электричества, проходящего через площадь S за единицу времени:

Если за любые равные промежутки времени через любое сечение проводника проходит одинаковое количество электричества с неизменным направлением зарядов, то такой ток называется постоянным:

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) является основной и носит название Ампер. Из уравнения (1а) следует определение единицы заряда:

В системе СГС сила тока измеряется в СГС_I, согласно (1а) получим:

Распределение электрического тока по сечению проводника характеризуют плотностью тока, которую можно выразить формулой:

В случае постоянного тока его плотность будет одинакова и равна:

Плотность тока j является векторной величиной, направленной вдоль тока и численно равная количеству электричества, протекающему через единицу площади, ориентированной перпендикулярно направлению протекания тока, за единицу времени, в системе СИ плотность тока измеряют в А/м 2 .

Важно отметить, что различают несколько видов электрического тока. Предположим, что в пространстве перемещается какое-то заряженное макроскопическое тело (шар, например). Поскольку вместе с этим телом будут перемещаться и заряды, то возникнет направленное движение электрических зарядов – электрический ток. Электрический ток, связанный с движением заряженных макроскопических тел называют конвекционным.

Если огромное количество заряженных частиц упорядоченно перемещаются внутри какого-нибудь тела вследствие того, что в нем создано электрическое поле, то данное явление будет носить название ток проводимости. Для его получения необходимо наличие источника тока и замкнутой цепи. Вектор напряженности поля Е имеет направление от положительного заряда к отрицательному. Отсюда следует, что находящиеся внутри проводника отрицательные заряженные частицы будут двигаться против поля, а положительные – по полю.

Если электрические заряды движутся под влиянием внешнего поля в вакууме, то данное явление называют электрический ток в вакууме.

Более детально остановимся на отдельных закономерностях, которые больше характерны для тока проводимости.

Представим, что на концах определенного проводника длиной l существует разность потенциалов Δφ = φ₁ – φ₂, которая создает внутри этого проводника электрическое поле Е, направленное в сторону падения потенциала (рисунок ниже):

При этом в проводнике возникнет электрический ток, который будет идти от большего потенциала (φ₁) к меньшему (φ₂).

Движение зарядов от φ₁ к φ₂ приводит к выравниванию потенциалов во всех точках. При этом в проводнике исчезает электрическое поле, и протекание электрического тока прекращается. Отсюда следует, что обязательным условием существования электрического тока является наличие разности потенциалов Δφ = φ₁ – φ₂ ≠ 0, а для его поддержания необходимо специальное устройство, которое будет поддерживать данную разницу потенциалов. Это устройство называют источник тока.

В качестве источников тока могут использовать электрические генераторы, аккумуляторы, термоэлементы и гальванические элементы. Источник тока также выполняет еще одну задачу – замыкает электрическую цепь, по которой и осуществляется непрерывное движение заряженных частиц. Электрический ток протекает по внутренней части – источнику тока, и внешней – проводнику. В источнике тока имеется два полюса – положительный с более высоким потенциалом и отрицательный с более низким потенциалом. При разомкнутой внешней цепи на положительном полюсе источника образуется недостаток электронов, а на отрицательном наоборот – переизбыток. В источнике тока разделение зарядов производят с помощью сторонних сил – направленных против кулоновских сил, действующих на разноименные заряды в проводниках самого источника тока. Сторонние силы могут иметь самое различное происхождение – химическое, биологическое, тепловое, механическое и другое.

Если электрическая цепь замкнута, то по ней протекает электрический ток и при этом совершается работа сторонних сил. Данная работа складывается из работы, совершаемой внутри самого источника тока против сил электрического поля (А_ист), и работы, совершаемой против механических сил сопротивления среды источника (А / ), то есть:

Электродвижущая сила источника тока – это величина, которая равна отношению работы, совершаемой сторонними силами при перемещении положительного точечного заряда вдоль всей электрической цепи, включая и источник тока, к заряду:

По определению работа против сил электрического поля равна:

А / = 0 если полюсы источника разомкнуты, и тогда из формулы (5) следует:

Отсюда следует, что электродвижущая сила источника тока при разомкнутой внешней цепи будет равна разности потенциалов на его полюсах.

Источник