Самиздат:
[Регистрация]
[Найти]
[Рейтинги]
[Обсуждения]
[Новинки]
[Обзоры]
[Помощь|Техвопросы]
|
|
|
|
Аннотация:
Приводится обзор работ по продольным электромагнитным волнам.
|
Продольные электромагнитные волны.
Николай Колтовой
Содержание:
1. Продольные электромагнитные волны.
2. Работы по продольным электромагнитным волнам.
3. Продольные волны и векторный потенциал.
4. Спин и продольные волны.
5. Волны Тесла и волны Герца.
6. Безвихревая электродинамика.
7. Скалярные магнитные волны.
8. Сверхсветовая система связи на продольных волнах.
9. Системы связи под водой.
10. Система связи под землей.
11. Воздействие продольных волн на различные объекты.
12. Литература.
---------------------------------------------------------
Прежде всего, я бы хотел подчеркнуть практическую важность данной темы.
1-Продольные волны обладают слабым поглощением, и поэтому их можно использовать для создания систем связи под водой и под землей.
2-На основе продольных волн разрабатываются системы связи со сверхсветовой скоростью.
---------------------------------------------------------
Перечислим близкие понятия:
1-продольные волны в среде: в воздухе (аэродинамика), в воде (гидродинамика), в Земле (геофизика),
2-продольные волны в плазме (ленгмюровские волны),
3-продольные волны в эфире,
4-поверхностные волны (волны на поверхности воды),
5-спиновые волны (волны намагниченности в ферримагнитных материалах),
6-поляризационные волны,
7-в волноводах существуют поперечные ТЕ-волны и продольные ТМ-волны,
8-излучение продольных волн в ближней зоне диполя Герца,
9-стоячая электромагнитная волна,
10-скалярные волны,
11-неэнергетические (неэлектромагнитные, информационные) волны, которые не переносят энергию, но переносят момент импульса,
12-продольные электромагнитные волны.
1. Продольные волны.
Продольными электромагнитными волнами называются электромагнитные волны, у которых имеется переменная компонента вектора Е или Н, направленная вдоль направления распространения волны.
---------------------------------------------------------
Типы продольных электромагнитных волн:
1-Продольная электрическая волна (Н0,Е), вектор Е направлен вдоль оси распространения волны.
2-Продольная магнитная волна (Е0,Н), вектор Н направлен вдоль оси распространения волны.
3-Продольная торсионная волна (Н,Е0), вектор Н направлен вдоль оси распространения волны, а поле Е имеет только вихревую компоненту.
4-Продольная Тесловская волна, имеет вихревое магнитное поле Н и продольные токи в проводящих и легко поляризующихся средах.
---------------------------------
Различные типы продольных волн обладают различными свойствами, и для их создания используются различные типы генераторов.
--------------------------------
Изображение бегущей электромагнитной волны, векторы синфазны. Электрическое и магнитное поле перпендикулярны друг другу, и перпендикулярны направлению распространения волн.
Изображение стоячей электромагнитной волны, уменьшение Н; сопровождается возрастанием Е; и наоборот со сдвигом по фазе на " ;/2.
Перенос энергии стоячей волной является локальным, ограниченным пространственной ячейкой длиной ;/4 между двумя соседними узлами -узлом электрического и узлом магнитного полей. В течение половины периода колебаний энергия переносится, например, от пучности электрического поля к пучности магнитного, превращаясь при этом из электрической в магнитную.
Это аналогично поведению гармонического осциллятора, например, математического маятника, энергия которого переходит их чисто потенциальной (в крайнем положении) в кинетическую (в положении равновесия), и наоборот.
---------------------------------
В каждой работе по продольным волнам можно выделить две компоненты:
1-теоретические предпосылки и обоснование,
2-экспериментальная проверка, создание генератора и приемника.
В различных работах эти две компоненты проработаны в разной степени.
--------------------------------
Важные замечания:
1-в разных работах разные типы волн называются одинаковым словом, продольными электромагнитными волнами.
2-в разных работах продольные волны называется различными словами.
Это создает большие проблемы при изучении продольных волн.
---------------------------------------
Продольные волны не являются экзотикой.
Существует различные типы продольных электромагнитных волн в зависимости от способа их создания. При любом излучении (при любом движении зарядов) происходит излучение и продольных и поперечных волн. При различных типах движения излучаются волны с различными характеристиками. Примеры получения продольных электромагнитных волн:
1-изменение диаметра заряженной сферы -создает сферическую продольную волну,
2-изменение диаметра заряженного цилиндра -создает цилиндрическую продольную волну,
3-колебание заряженной плоскости -создает плоскую продольную волну,
4-колебания плоского магнита -создает плоскую магнитную волну.
---------------------------------
Различные виды движения заряда создают различные виды полей и излучений:
У каждого поля, связанного с движением (с осевой симметрией), имеется две компоненты:
1-вдоль направления движения,
2-перпендикулярно направлению движения.
То, что в настоящее время изучается электродинамикой, это только маленькая часть огромного айсберга из различных полей и излучений, и нас впереди ждет еще много открытий.
----------------------------------------------------------------------------
2. Работы по продольным электромагнитным волнам.
2016-Булыженков Игорь Эдмундович. Об удержании продольных волн внутри протяженного электрона. Труды МФТИ. 2016. т.8. !2. с.15-19.
--------------------------------
Алеманов Сергей Борисович. Волновая теория строения элементарных частиц.
Переменный электрический ток смещения между обкладками конденсатора представляет собой продольные электрические возмущения поля.
----------------------------------
Бутусов Кирилл Павлович (1929-2012),
1991-Бутусов К.П. Симметризация уравнений Максвелла-Лоренца. Серия "Проблемы исследования Вселенной". Вып.15. СПб. 1991. Автор доказал возможность существования продольных волн в вакууме, которые, по мнению автора, ответственны за гравитационное взаимодействие космических тел.
1998-Бутусов К.П. "Продольная волна" в вакууме порождается "поперечной электромагнитной волной", поляризованной по кругу. Международный конгресс "Фундаментальные проблемы Естествознания". 22-27 июня 1998. СПб. с.29.
---------------------------------
Докучаев Владилен Иванович (1931-1991), к.ф.м.н., Москва.
Он создал генератор, изучающий продольные электромагнитные волны (ПЭМВ), и назвал его генератором зарядового эквивалента. Теорию продольных волн и эксперименты по их генерации он описал в диссертации.
1970-Докучаев В.И. Теоретическое исследование и интерпретация некоторых вопросов, связанных с движением электромагнитной энергии, на основе теории относительности. диссертация к.ф.м.н. Московский областной педагогический институт им. Н. К. Крупской. Москва. 1970. 260с. Ведущая организация ОИЯИ, Дубна, в которой экспериментально подтвердили результаты, полученные в диссертации.
---------------------------------
Смелов Михаил Васильевич, к.т.н., Москва.
Теория электромагнитных солитонов вакуума.
Теория заузленных продольных электромагнитных волн.
Экспериментальная проверка, что они распространяются со сверхсветовой скоростью.
Разработал передатчик и приемник электромагнитных волн.
2001-Смелов М.В. Практическое применение электромагнитных солитонов вакуума. М. Институт ноосферного естествознания. Препринт !ФЭ 1-01-7. 2001. 30с.
2006-Смелов М.В. Способ и антенна для передачи и приема продольных электромагнитных волн: Патент 2354018. 2009.
1-Конструкция остронаправленной антенны для излучения продольных волн.
2-Пятнадцатилистниковая передающая или приёмная антенна.
----------------------------------
Чернетский Александр Васильевич (1920-1993) д.т.н., Москва.
Он открыл и описал плазменный самогенерирующийся разряд (СГ-разряд), который генерирует продольные электромагнитные волны.
1977-Чернетский А.В., Лычников Д.С. Самогенерирующие разряды// Теория электрической дуги в условиях вынужденного теплообмена. Новосибирск, 1977.
1989-Чернетский А.В. О возможном механизме структурирования физического вакуума. М., 1989. Деп. в ВИНИТИ 11.07.89, !4532-В89.
Галкин Юрий Александрович. При исследовании процессов, происходящих в самогенерирующем (СГ) разряде, возникающем в сильноточной газоразрядной плазме, были получены продольные электромагнитные волны.
1980-Галкин, Ю.А. Чернетский А.В., Коленько В.Н., Чернетская С.М. Влияние излучения самогенерирующего разряда на жизнедеятельность организмов. Труды 5-го Всесоюзного симпозиума "Теоретические основы модификации радиочувствительности". Алма-Ата, 1980. с.45-48.
---------------------------------
2008-Хмельник Соломон Ицкович, Мухин И.А., Хмельник М.И. Продольные волны постоянного магнита. "Доклады независимых авторов", 2008, вып. 8. с.193-205. Предложена теория, из которой следует, что вдоль оси постоянного магнита возникает периодическое изменение напряженности магнитного поля в пространстве, которое будем называть продольной волной (понимая этот термин в расширенном смысле).
2009-Хмельник С.И. Продольная электромагнитная волна как следствие интегрирования уравнений Максвелла. Доклады независимых авторов. 2009. !11. с.196-208. Рассматривается решение уравнений Максвелла в том случае, когда задана только определенная функция распределения плотности магнитных зарядов. Показывается, что только магнитные заряды указанного вида формируют электромагнитное поле, обладающее рядом особенностей -появляются плоское переменное электрическое поле и пространственное переменное магнитное поле, возникает продольная магнитная волна.
----------------------------------------------------------------------------
3. Продольные волны и векторный потенциал.
Связанные понятия:
-векторный потенциал (электрического поля, магнитного поля, вихревая и потенциальная компоненты, статический и динамический),
-ток смещения (в конденсаторе),
-вектор Умова-Пойнтинга (плотность потока энергии),
-Эксперимент Ааронова-Бома,
-Эксперимент Грехем-Лахоза
-Альвеновские волны (в плазме)
--------------------------------------
Вектор Пойнтинга S=[ExH], плотность потока энергии.
--------------------------------------
Векторный потенциал электромагнитного поля (магнитный потенциал) А -является пространственной компонентой 4-вектора электромагнитного потенциала.
-варьирование по времени дает электрическую компоненту,
-варьирование по пространству дает магнитную компоненту.
-----------------------------------
Физический смысл векторного потенциала. Обычно считается, что векторный потенциал -величина, не имеющая непосредственного физического смысла, вводимая лишь для удобства выкладок. Однако удалось поставить эксперименты, показавшие, что векторный потенциал доступен непосредственному измерению. Подобно тому, как электростатический потенциал связан с понятием энергии, векторный потенциал обнаруживает тесную связь с понятием импульса.
-----------------------------------
Эффект Ааронова-Бома, квантовое явление, в котором на частицу с электрическим зарядом или магнитным моментом электромагнитное поле влияет даже в тех областях, где напряженность электрического поля E и индукция магнитного поля B равны нулю.
--------------------------------
Альве;новские во;лны -поперечные магнитогидродинамические плазменные волны, распространяющиеся вдоль силовых линий магнитного поля.
---------------------------------
Каравашкин Сергей Борисович. О связи продольных волн и векторного потенциала.
Исследуется градиент потенциальной функции динамического поля и показывается, что в динамических полях происходит разделение градиента функции на координатно-зависимую и временно-зависимую части. Показано, что стандартное выражение, связывающее напряженность электрического поля с векторным и скалярным потенциалом является прямым следствием вышеуказанного разделения градиента в динамических полях. Вследствие этого ротор градиента потенциальной функции не равен нулю.
2004-Каравашкин С.Б., Каравашкина О.Н. К вопросу о градиенте потенциальной функции динамического поля. Труды СЕЛФ, 4 (2004), с.1-9.
---------------------------------
2003-Менде Федор Федорович, Существуют ли ошибки в современной физике. Харьков, Константа, 2003. 72с.
Вводится новое понятие скалярно-векторного потенциала и показано, что при его помощи могут быть решены все существующие задачи классической электродинамики. Применение скалярно-векторного потенциала исключает введение такого понятия как магнитное поле.
2013-Менде Ф.Ф. Существует ли магнитное поле? Ламберт. 2013.
-------------------------------------
2008-Сидоренков Виктор Васильевич. О скрытых реалиях физического содержания великих уравнений электродинамики Максвелла.
Рассматривает систему уравнений вихревого векторного четырехкомпонентного единого электродинамического поля, базирующегося на исходной своей составляющей -поле электромагнитного векторного потенциала, состоящего из двух взаимно ортогональных электрической и магнитной векторных полевых компонент.
----------------------------------
Томилин Александр Константинович. Усть-Каменогорск.
Продольные (электроскалярные) волны связаны с векторным потенциалом, только надо представлять его четырехмерным.
2020-Томилин А.К. Обобщенная электродинамика. 2-е издание. М. 2020. 300с.
Предложена физическая концепция обобщенной электродинамики, которая базируется на общей теории поля. Построена теория, учитывающая две компоненты магнитного поля: вихревую и потенциальную.
Приводятся обоснования использования токов смещения в уравнениях Максвелла.
Продольные волны являются решением уравнений Максвелла при использовании в уравнении в качестве тока токов смещения - производных по времени векторов D и B.
Под продольными электромагнитными волнами будем понимать волны образованные в результате изменения вектора gE и скалярной функции H* . Поскольку эти волны распространяются в направлении вектора gE , их можно называть Е-волнами или электроскалярными волнами. Изложенная выше теория объясняет механизм возникновения и распространения продольных электромагнитных Е-волн.
В работах предлагается альтернативный подход к определению векторного электродинамического потенциала и его свойств. Развито представление о "динамическом векторном" потенциале. Показано, что в общем случае он обладает вихревой и потенциальной составляющими: А = А0 + А;.
Томилин А.К. О свойствах векторного электродинамического потенциала.
--------------------------------------
Трунев Александр Петрович. Скалярные волны и беспроводная передача электричества. Научный журнал КубГАУ. 2013. !93(09).
Установлено, что в классической электродинамике при выполнении калибровки Лоренца существуют решения в виде волн скалярного и векторного потенциала при нулевом магнитном и электрическом поле. Показано, что волны скалярного и векторного потенциала могут взаимодействовать с веществом, вызывая ионизацию атомов и молекул.
-------------------------------
Трухан Эдуард Михайлович, Москва.
Работы посвящены изучению векторного потенциала.
Схема полей векторного потенциала, создаваемых простейшими элементами электрических приборов. Это картина статического векторного потенциал (ток постоянный).
При периодическом изменении величины тока (вторая производная не равна нулю) возникает динамический векторный потенциал (продольное электромагнитное поле)
2003-Тpуxан Э.М., Аноcов В.Н., Новый подход к проблеме воздействия слабых магнитных полей на живые объекты // Доклады PАН 392 (5), 689 (2003).
2012-Апельцин В.Ф., Полетаев А.И. О проницаемости металлических экранов для поля векторного потенциала. 3-я конференция по торсионным полям. М. 2012, с.73-76.
---------------------------------
Черкашин Юрий Семенович, к.т.н., Москва.
2020-Черкашин Ю.С. Электродинамика 2020 постмаксвеловская. Чебоксары. 2020.
-волны скалярного потенциала -поперечные,
-волны векторного магнитного потенциала -продольные.
Один потенциал может переходить в другой, при распространении.
---------------------------------
2007-Чирков Александр Григорьевич, Агеев А.Н. Неэнергетические (информационные) волны, описываемые глобальными потенциалами. Физика твердого тела. 2007. Т. 49. Вып. 7. С. 1217-1221. Изучались электромагнитные поля и потенциалы соленоида с переменным током. Показано, что векторный потенциал вне соленоида содержит слагаемое, соответствующее нулевому электромагнитному полю в той же точке пространства. Эта часть потенциала (глобальный потенциал) описывает стоячие волны, по своим свойствам отличающиеся от обычных электромагнитных волн; они могут быть условно названы информационными волнами потенциалов (ИВП).
-----------------------------------
Энергетические компоненты волновых полей.
Кулигин В.А., Корнева М.В., Кулигина Г.А. Анализ классической электродинамики и теории относительности. http://ritz-btr.narod.ru/analiz.pdf
Глава-9. Новый вид электромагнитного излучения? С.99-109.
---------------------------------
Протопопов Александр Анатольевич, д.т.н., с.н.с. Тульского государственного университета.
1998-Протопопов А.А., Нефедов Е.И., Яшин А.А. Система уравнений электродинамики для поперечных и продольных электромагнитных волн./ Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 1998. !1. с.61-64
----------------------------------------------
1999-Протопопов А.А. Физико-математические основы теории продольных электромагнитных волн. Тула: ТулГУ, 1999. 110с.
1-Продольная электрическая волна (Н0,Е), вектор Е направлен вдоль оси распространения волны. Распространяются со скоростью в 100 раз медленнее скорости света.
2-Продольная магнитная волна (Е0,Н), вектор Н направлен вдоль оси распространения волны. Распространяются со скоростью в 10.000 раз превосходящую скорость света.
3-Продольная торсионная волна (Н,Е0), вектор Н направлен вдоль оси распространения волны, а поле Е имеет только вихревую компоненту. Распространяются со скорость в 100 раз превосходящую скорость света.
4-Продольная Тесловская волна, имеет вихревое магнитное поле и продольные токи в проводящих и легко поляризующихся средах.
----------------------------------------------------------------------------
4. Спин и продольные волны.
2005-Еньшин Анатолий Васильевич, Илиодоров В.А. Продольные электромагнитные волны -от мифа к реальности. 2005. Показано, что генерация продольных электромагнитных волн, являющаяся макроскопическим квантовым эффектом, стала возможной благодаря переводу, с помощью лазерного излучения, вещества, имеющего парамагнитные свойства, в квазикристаллическое спинполяризованное состояние. Отмечено, что высокая техническая реализуемость средств генерации продольного электромагнитного излучения и уникальность свойств этого излучения, а также возможность дистанционного изменения макроскопических свойств среды создают предпосылки для появления принципиально новых технологий в различных областях науки и техники.
В спинполяризованной структуре из парамагнитного газа происходит преобразование лазерного излучения в продольные электромагнитные волны, то есть волны, у которых вектор электрического поля совпадает с направлением волнового вектора.
Такое преобразование становится возможным вследствие того, что в излучении участвуют не отдельные электроны, которые действительно могут излучать только поперечные электромагнитные волны, а совокупность внешних электронов объединенных обменным взаимодействием и ведущих себя как квантовая жидкость. Из нелинейной оптики известно /17/, что взаимодействие поперечного электромагнитного излучения с неоднородной плазмой электронов приводит к генерации продольного электромагнитного излучения, вследствие того, что в такой среде взаимодействие обусловлено магнитодипольным и электрическим квадрупольным вкладами и становится невозможным электродипольное взаимодействие, характерное для поперечных электромагнитных волн.
----------------------------------
Болдырева Людмила Борисовна. Сверхтекучий спиновый ток.
2010-Болдырева Л.Б. Неэлектромагнитная составляющая электромагнитного излучения. Модель сверхтекучего физического вакуума. Конф. М. 2010.
--------------------------------
Коробейников Владимир Иванович.
Включение EH-антенны ("таблетка") в выходной каскад передатчика и катушки EH-антенны.
Конструкция ЕН-антенны выполнена таким образом, что электрические заряды в ее цилиндре имеют доминирующее ВРАЩАТЕЛЬНОЕ (спин) движение. Здесь состоит ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ различие ЕН-АНТЕННЫ от всех обычных антенн. Итак, обычные антенны работают на ПОСТУПАТЕЛЬНОМ движении электрических зарядов, а ЕН-антенна работает на ВРАЩАТЕЛЬНОМ (спин) движении электрических зарядов.
Любой электрический заряд (электрон) всегда имеет две компоненты в динамике -поступательную и вращательную. Вектор магнитной индукции динамического электрического заряда КОМПЛЕКСНЫЙ, то есть состоит из двух ортогональных векторов с различными свойствами. В современных учебниках вектор магнитной индукции динамического электрического заряда до настоящего времени, представлен единственным (одиночным) поступательным. ЕН-антенна активизировала неизвестную вторую компоненту КОМПЛЕКСНОГО вектора магнитной индукции электрических зарядов (электронов). Динамика электромагнитного поля электрических зарядов (электронов) от каждой компоненты (поступательной и вращательной) обладает полностью различными свойствами в пространстве.
Диаграмма направленности, снятая "таблеткой", и обычная диаграмма, снятая с помощью штыревой антенны. На фотографии прием сигнала с глубины 6 метров под водой.
2005-Коробейников В.И. Радиосвязь на спиновом электромагнитном поле. 2005.
---------------------------------------
Самсоненко Николай Владимирович. К проблеме уравнений Максвелла в спинорной форме. В сборнике Проблемы квантовой физики. М. УДН. 1977. С.23-28.
----------------------------------------
Соколов Игорь Владимирович (ИОФ РАН). Момент импульса электромагнитной волны, эффект Садовского и генерация магнитных полей в плазме. Успехи Физических Наук. 1991. т.161. !10. с.175-190. Поток момента импульса от вращающегося диполя. Хотя эффект потери момента импульса за счет излучения при вращении электрического диполя хорошо известен в литературе [13], приведем выражение для потока момента через бесконечно удаленную сферу, центр которой совпадает с точкой расположения диполя. Согласно (11), (19) имеем, т.е. соотношение (24) справедливо как при изучении, так и при поглощении.
-Джексон Дж. Классическая электродинамика М. Мир, 1965
----------------------------------
Хворостенко Николай Петрович, Москва.
1992-Хворостенко Н.П. Продольные электромагнитные волны. Известия Вузов, сер. Физика, 1992, т.35. !3. с.24-29.+ Проблема продольных электромагнитных волн была сформирована в квантовой электродинамике. При создании теории продольных волн возник ряд трудностей из-за отсутствия в лагранжиане поперечного электромагнитного поля производных по времени от скалярного потенциала А0. Это не давало возможности релятивистски инвариантно применять каноническую схему квантования, пока в 1932 году Фок В. и Подольский Б. не ввели в лагранжиан поля дополнительный "член, фиксирующий калибровку". Такое расширение электродинамики позволило согласовать теорию электромагнитных волн с перестановочными соотношениями. Введены спинорные функции, которые содержат восемь компонент, а в исходных уравнениях Максвелла только шесть.
--------------------------------------
Продольные электромагнитные волны, это распространяющееся в пространстве гипотетическое переменное спин-спиновое взаимодействие элементарных частиц. Теоретические исследования обобщённых уравнений Максвелла, описывающих и поперечные, и продольные электромагнитные волны, позволили выяснить некоторые ожидаемые их особенности:
Имеется наличие волнового вектора напряжённости магнитного поля и напряжённости дополнительного скалярного поля, порождаемого аксиальным током спинирующих частиц.
----------------------------------------
1995-Хворостенко Н.П. Продольные электромагнитные волны, порождаемые спиновым взаимодействием. Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1995, !3. с.5.
--------------------------------------