Казалось бы простой вопрос...

Уже много лет не могу объяснить для себя один простой мысленный эксперимент. Возможно это только мое непонимание?
Возьмем магнит с направлением магнитного поля, условно, по Z. Поместим перпендикулярно магнитному полю, условно по направлению Y, два проводника, один медный, другой стальной (т.е. из магнитного материала). Пропустим по проводникам ток I. По закону Ампера на проводники должна действовать сила в направлении X F=I*B*l, где l - длина проводника в магнитном поле, B - магнитная индукция. Вроде бы, поскольку в стальном проводнике поле больше, чем в медном, сила на стальной проводник при одном и том же токе должна быть больше. Т.е. если соединить их последовательно, то стальной проводник должен "переталкивать медный" в направлении X и система из двух таких проводников должна двигаться в этом направлении. Но если такое случится, то нарушится закон сохранения энергии. Дело в том, что ЭДС, которое наводится в обоих проводниках при их движении в магнитном поле, будет совершенно одинаковым. На это есть теоретические работы. А я это проверил и экспериментально. Т.е. вся энергия, которую потребляет такая движущаяся система - омические потери в проводниках. А это нонсенс.
Итак, у меня выходит, что одно из двух должно нарушаться, либо закон сохранения энергии, либо закон Ампера. И я что-то склоняюсь ко второму.

Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать

Код: выделить все

<div style="text-align:center;">Обсудить теорию <a href="http://www.newtheory.ru/unexplained/kazalos-bi-prostoy-vopros-t1807.html">Казалось бы простой вопрос...</a> Вы можете на форуме "Новая Теория".</div>


Вопрос действительно простой. Вы пишете:

Сергей Васильев писал(а):B - магнитная индукция

Так вот, В индукция поля в которое помещен проводник. Его собственное поле, как создаваемое протекающим по нему током, так и магнитными моментами атомов проводника, в эту величину не входят. Короче, это то поле, которое бы было, если бы проводника с током не было.

Господа, Вы забываете, что магнитное поле хоть и постоянно и электроны его создающие, так же подвержены постоянной ЭДС, но электроны атомов, поддерживающие магнитные силовые линии постоянно сменяют друг друга, так как их естественная реакция направлена на уничтожение магнитного момента атома.
Поэтому величина магнитного поля не создаёт работы и энергия не расходуется.
В опыте Сергея Васильева, пересечение силовых линий магнитного поля медным проводником тождественно пересечению железным проводником, не взирая, на существенные различия в отношении к магнетизму. Естественно, разница ЭДС лишь в сопротивлении проводников, так как ток при последовательном соединении, одинаков во всей цепи.
Но, Сергей Васильев измерьте ЭДС низкоомным пробником и с учётом его потребления энергии законы природы, установленные Ампером, подтвердятся.

che писал(а):Так вот, В индукция поля в которое помещен проводник. Его собственное поле, как создаваемое протекающим по нему током, так и магнитными моментами атомов проводника, в эту величину не входят. Короче, это то поле, которое бы было, если бы проводника с током не было.

Магнитное поле В=m*m0*H, Н - напряженность магнитного поля от свойств проводника (или не очень) действительно не зависит, с m0 тоже все ясно - она же постоянная. А какую тогда величину m подставлять? Для меди и для стали? Для определенности сталь 3, медь техническая по любому на выбор справочнику, а напряженность магнитного поля, например, 100 Эрстед.

Добавлено спустя 26 минут 58 секунд:

Анатолич писал(а):Но, Сергей Васильев измерьте ЭДС низкоомным пробником и с учётом его потребления энергии законы природы, установленные Ампером, подтвердятся.

Чтобы закон Ампера был справедлив, в формуле для силы, которую я приводил, должны быть одинаковы значения В для медного проводника и для стального. Но тут натыкаемся на вопрос, какую мю подставлять в значение для магнитной индукции (см. мой ответ che). Если ту, что соответствует материалам (медь и сталь), то одинаковые значения В не получим. Тогда может быть в обоих случаях единицу? В таком случае какова роль магнитопроводов в электрических машинах? Это раз. И как расчетно получить ту мощность электрических машин, которую имеем, если подставлять в значение мю единицу?

Дело в том, что магнитные процессы построены на нелинейных элементах постоянно изменяющихся моментов электронов. Известно, что индукция магнитного поля зависит не только от свойств сердечника, но и от протекающего тока. Как в обмотке возбуждения, так и в рамке.
Создайте на магните измерительную катушку ( способ применяемый в наушниках) и сможете убедиться, по изменению напряжения на ней, флуктуации магнитного потока зависящего от тока, протекающего в рамке.
Возможно, удастся уловить связь законов сохранения и законов Ампера.
В электродвигателях постоянного тока, реакцию магнитного потока на токи якоря возмещают дополнительными обмотками, позволяющими получить высокий КПД независимо от мощности на валу двигателя.
Расчёты расчётами, но зазоры в магнитопроводе вносят свои коррективы.
Попробуйте вариант с измерительной катушкой, возможно, определите влияние магнитной проницаемости материала рамки. Хотя с такими зазорами, навряд ли.

Сергей Васильев писал(а):А какую тогда величину m подставлять?

Уважаемый Сергей! Вы что приводите цитаты не читая?

Сергей Васильев писал(а):поле, которое бы было, если бы проводника с током не было

Таким образом относительная магнитная проницаемость берется для среды, окружающей проводник, которая была в том месте, куда поместили проводник до того, как его туда поместили. Или после того, как его извлекли!

che писал(а):относительная магнитная проницаемость берется для среды, окружающей проводник, которая была в том месте, куда поместили проводник до того, как его туда поместили. Или после того, как его извлекли!

OK. Среда - воздух, т.е. m=1. Возьмем катушку с магнитопроводом и магнитным зазором в магнитопроводе, например, 10 мм. Напряженность магнитного поля в магнитном зазоре примерно равна количеству ампервитков в Амперах, деленному на зазор в метрах. Пусть будет 1000 ампервитков, и Н=100000 А/м, при этом В=0,126Т. Поместим в магнитный зазор медный проводник. Магнитное поле, понятно, никак не изменится. Но если мы поместим туда стальной проводник, такой что магнитный зазор станет 1 мм, то магнитное поле вырастет примерно в 10 раз за счет уменьшения магнитного зазора, т.е. станет порядка 1 Т. До того, как проводник поместили, поле было 0,1Т, после - 1Т. Как я понимаю, Вы предлагаете принимать для расчета значение 0,1Т. Т.е. уменьшили мы магнитный зазор или нет, разницы никакой? Если так, его можно увеличивать до предела, т.е. убрать магнитопровод совсем, ну если разницы никакой. Вот только поле при этом уменьшится раз так в тысячу.

Относительная магнитная проницаемость, это проницаемость среды относительно вакуума, определяемая через магнитную постоянную. Например, ферриты 10-2000, пермаллой 75 000. Это так сказать возможности среды по насыщению магнетизмом. И вот в сердечнике из пермаллоя делают зазор 2мм. Казалось бы, все свойства коту под хвост, но серийное производство, конечные параметры трансформатора, не будут зависеть от технологии и качества исполнения.
Так и двигатели, если не будет зазоров, то магнитный поток на острие может вызвать токи Фуко, съедающие КПД.

Сергей Васильев писал(а): Но если мы поместим туда стальной проводник, такой что магнитный зазор станет 1 мм, то магнитное поле вырастет примерно в 10 раз за счет уменьшения магнитного зазора,

А воздушный зазор, зависящий от плотности намотки, и от ампервитков на единицу длины?
Да, стальная проволока в зазоре сконцентрирует часть силовых линий на себя, но работа будет совершаться при пересечении оставшихся линий . Сила магнита зависит в 8 степени от расстояния, а сила действующая на рамку будет зависеть от её сцепления с магнитным полем и чем быстрей изменяется градиент поля тем больше сила.
Кстати, Вы не знакомы с поведением короткозамкнутой рамки в магнитном зазоре? Рамки падающей под действием тяготения.

Анатолич писал(а):Относительная магнитная проницаемость, это проницаемость среды относительно вакуума, определяемая через магнитную постоянную. Например, ферриты 10-2000, пермаллой 75 000. Это так сказать возможности среды по насыщению магнетизмом.

Думаю, ликбез можно опустить.

Анатолич писал(а):Да, стальная проволока в зазоре сконцентрирует часть силовых линий на себя, но работа будет совершаться при пересечении оставшихся линий .

1. Вопрос то был простой. Будет или нет двигаться система из двух проводников? Если будет, нарушается закон сохранения энергии. Если нет - закон Ампера. Чтобы последний не нарушался, che правильно рассуждет, нужно уравнять в формуле магнитные поля для стали и меди. Я же, своим примером с магнитопроводом пытаюсь показать, что такая постановка порождает другие неразрешенные вопросы.
2. В примере, который я привел, может не быть никаких оставшихся линий (магнитного поля). Я ведь фактически привел пример униполярной машины с индуктором, магнитопроводом и ротором в виде диска, заполняющего магнитный зазор магнитопровода. Если диск медный, то магнитный зазор это практически толщина диска ротора плюс зазоры между поверхностями ротора и статора. А если стальной, то только зазоры между поверхностями ротора и статора. И нет никаких оставшихся линий. Диск пересекает все линии. Но по логике che сила, действующая на стальной диск должна быть такой же, что и на медный (при прочих равных условиях). А это уже не согласуется ни с теорией, ни с практикой.

Сергей Васильев писал(а):А это уже не согласуется ни с теорией, ни с практикой.

Если бы это не согласовалось с теорией и практикой, то проектирование электрических машин (генераторов, электродвигаталей, трансформаторов и пр.) было бы бесполезным. Так что постарайтесь согласовать свои представления с теорией и практикой.