Отличие магнитных явлений при протекании тока в проводниках и в движении отдельных электронов

 

   Предположение о наличии магнитных полюсов у движущихся частиц позволяет объяснить с точки зрения законов «классической» физики многие, ранее не объяснимые с её позиций явления микромира. Попробуем перенести это предположение на протекание тока в проводниках. Из опытных данных мы знаем, что проводник с током окружает магнитное поле. Тогда приходиться сделать ещё одно предположение, что магнитные поля отдельных электронов, при движении в одном направлении в проводниках могут объединяться или налагаться друг на друга. Значит магнитные полюса электронов, при токе в проводниках упорядочены. Возьмём проводник и пропустим через него электрический ток, при этом исследуем магнитное поле вокруг него. После этого выключим электрический ток, а затем снова включим. Вновь образованное магнитное поле будет в точности таким, как и прежде. То есть магнитное поле вокруг проводника не зависит от первоначального расположения магнитных полюсов у электронов при начале движения. Почему так происходит, и нет ли противоречия между предположением о наличии магнитных полюсов у электронов при движении и «классическими» электромагнитными законами?

   Какие могут быть отличия между свободно двигающимися электронами в пространстве и электронами в проводниках? Самым главным отличием движения электронов в проводнике является наличие поверхности, то есть ограниченность среды движения. При появлении разности потенциалов, часть электронов проводимости начинают направленное движение. При этом расположение полюсов у них разное и зависит от начальных условий. Сила Лоренца сдвигает электроны в сторону перпендикулярную движению, в соответствии с расположением полюсов. И тогда всегда есть электроны, у которых сдвиг силами Лоренца невозможен, из-за ограничения поверхностью проводника. Расположение полюсов у таких электронов уже упорядочено и именно их магнитные поля и сливаются в первую очередь. Образуется «каркас», под который вынуждены подстраиваться другие электроны. И тогда образуется общее магнитное поле всех двигающихся электронов. Можно включать и выключать электрический ток, всегда магнитное поле вокруг проводника будет одинаковым, и зависящим только от его профиля (при условии одинаковой силы тока). После того как будет создан первичный «каркас» переориентировать его сторонним магнитным полем невозможно, так как надо развернуть все магнитные полюса у всех электронов разом. И тогда происходит воздействие через магнитный «каркас» на весь проводник с током, чем мы и пользуемся, например, в электрических двигателях.

   В пользу особой роли поверхности проводника при протекании электрического тока, говорят опытные данные с токами высокой частоты, при которых на величину индуктивного сопротивления влияет площадь поверхности проводника. Так как при токах высокой частоты происходят многократные включения и выключения электрического тока, и за единицу времени происходят многократные первоначальные условия движения электронов.

   Особый вопрос стоит о различии ЭДС самоиндукции и силы Лоренца с «классическим» понятием силы. Мы знаем, что если к телу с определённой массой приложена сила, то она вызовет ускорение. F = m a. ЭДС самоиндукции и сила Лоренца ускорение не вызывают. Как же так? Ток самоиндукции направлен так, что он препятствует изменению величины тока, вызывающего процесс индукции. Тогда ЭДС самоиндукции скорее выражает инерционность тела, или системы тел, чем силу. Сила Лоренца скорее выражает поправку к направлению движения частицы. Чем это вызвано - отдельный вопрос. Рассмотрим равномерное движение заряженной частицы в пространстве. На неё будет постоянно действовать сила Лоренца, так как частица двигается в магнитном поле ей же созданном. Однако никакого ускорения эта сила не вызовет. Частица будет двигаться равномерно с одной скоростью, но не прямолинейно, а по кругу с некоторым радиусом по плоскости, расположение которой в пространстве будет зависеть от расположения полюсов частицы. Так будет происходить с заряженными частицами. У нейтрона движение будет равномерным и прямолинейным, так как силы Лоренца будут компенсировать друг друга, и единственным результатом может быть только изменение геометрической формы частицы. У электрически нейтральных макроскопических тел при подобных условиях движение будет равномерным и прямолинейным. Однако геометрические размеры тела должны измениться, по сравнению с этим же телом, неподвижным относительно пространства. Эти изменения произойдут за счёт изменения геометрических размеров атомов и молекул, составляющих это тело. Данный вывод хорошо согласуется с гипотезой Лоренца и Фитцжеральда для объяснения результатов опыта Майкельсона.