АНАЛИЗАТОР ФЕРРОМАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
FERROMAGNETIC INTERACTION ANALYSER

Изобретение относится к области физики магнетизма и предназначено для анализа ферромагнитного взаимодействия, в частности для определения наличия или отсутствия эффекта «вмороженности» магнитных силовых линий между доменами двух намагниченных ферромагнитных тороидов, установленных соосно и обращенных одинаковыми магнитными полюсами друг к другу.
Считается точно установленным фактом эффект «вмороженности» магнитных силовых линий между доменами двух намагниченных ферромагнитных тороидов, установленных соосно, если их магнитные полюсы, обращенные друг к другу, являются разноименными. В частности это подтверждается при работе устройства, предложенного автором [1]. Действие этого устройства использует вращение одного намагниченного тороида относительно другого, при котором магнитные силовые линии, «вмороженные» в соответствующие наиболее близкие друг по отношению к другу домены двух ферромагнитных тороидов, удлиняются, стремясь сохранить эти связи, но лишь до некоторого предела, после чего происходит перескок связей между доменами, возвращающий длину магнитных силовых линий до минимальной величины. Частота этих перескоков пропорциональна скорости вращения одного ферромагнитного тороида относительно другого. Изменение во времени длины магнитных силовых линий соответствует адекватному изменению магнитного потока в замкнутой магнитной системе, что можно зафиксировать как возбуждение э.д.с. индукции в соленоиде, намотанном на магнитопроводе этой магнитной системы.
Указанное устройство может быть выбрано в качестве ближайшего технического решения (прототипа) заявляемому анализатору по признакам наличия двух соосно установленных намагниченных ферромагнитных тороидов, один из которых вращается относительно другого, в магнитную цепь которых введен соленоид, электрически связанный с последовательно включенными усилителем переменного тока и электронным частотомером, а вращение одного из ферромагнитных тороидов осуществлено синхронным двигателем, связанным с источником переменного тока с регулируемой частотой.
Известное устройство не позволяет провести анализ эффекта «вмороженности» магнитных силовых линий в случае, когда два соосно установленных намагниченных ферромагнитных тороида обращены друг по отношению к другу одноименными магнитными полюсами. Магнитные потоки каждого из намагниченных ферромагнитных тороидов возбуждают силу отталкивания одного ферромагнитного тороида от другого, и эти магнитные потоки не образуют замкнутую магнитную систему, и каждый из них замыкается со своим ферромагнитным тороидом.
Целью изобретения является установление наличия или отсутствия эффекта «вмороженности» магнитных силовых линий между доменами, расположенными в разных намагниченных ферромагнитных тороидах, обращенных друг по отношению к другу одноименными магнитными полюсами.
Эта цель достигается в анализаторе ферромагнитного взаимодействия, содержащем два установленных соосно намагниченных ферромагнитных тороида, один из которых вращается относительно другого с помощью синхронного двигателя, электрически связанного с регулируемым по частоте источником переменного тока, а также катушку индуктивности, подключенную к последовательно включенным усилителю переменного тока и электронного частотомера (или спектроанализатора), отличающимся тем, что намагниченные ферромагнитные тороиды обращены друг по отношению к другу одноименными магнитными полюсами, а катушка индуктивности установлена между указанными полюсами и ее ось смещена относительно оси симметрии ферромагнитных тороидов на величину среднего радиуса последних.
Достижение поставленной цели достигается анализом того обстоятельства, возбуждается или нет э.д.с. в указанной катушке индуктивности при вращении одного из намагниченных ферромагнитных тороидов относительно другого (неподвижно закрепленного). Иначе говоря, будет ли регистрировать электронный частотомер (или спектроанализатор) сигнал переменного тока с выхода усилителя переменного тока, входом подключенного к катушке индуктивности. При отсутствии э.д.с. делается вывод об отсутствии «вмороженности» магнитных силовых линий в домены разных ферромагнитных тороидов.
Заявляемое устройство понятно из представленного чертежа. Устройство содержит следующие элементы и блоки:
1. Неподвижный намагниченный ферромагнитный тороид.
2. Вращающийся намагниченный ферромагнитный тороид.
3. Крепления ферромагнитного тороида 1 на горизонтальной плоскости.
4. Ось симметрии ферромагнитных тороидов 1 и 2 (неподвижно закрепленная).
5. Верхняя скользящая втулка.
6. Нижняя скользящая втулка.
7. Траверсы крепления вращающегося ферромагнитного тороида 2.
8. Синхронный двигатель.
9. Источник переменного тока с регулируемой частотой.
10. Привод вращения ферромагнитного тороида 2.
11. Катушка индуктивности.
12. Усилитель переменного тока.
13. Электронный частотомер (или спектроанализатор).
Рассмотрим действие заявляемого анализатора.
Как указано выше, намагниченные ферромагнитные тороиды 1 и 2 установлены соосно относительно неподвижной оси симметрии 4, и их магнитные полюсы, обращенные друг к другу, являются одноименными, например, южными полюсами S. На их противоположных гранях имеются северные магнитные полюсы N, как показано на чертеже. При вертикальном расположении оси симметрии 4 намагниченный ферромагнитный тороид 2 располагается относительно намагниченного ферромагнитного тороида 1 на некотором расстоянии и удерживается на этой высоте за счет силы отталкивания магнитными полями, равной весу ферромагнитного тороида 1 с его траверсами 7 и верхней 5 и нижней 6 скользящими втулками. Катушка индуктивности 11 расположена между полюсами S намагниченных ферромагнитных тороидов 1 и 2, как показано на чертеже, и включена ко входу усилителя переменного тока 12, выход которого соединен со входом электронного частотомера (или спектроанализатора) 13. Намагниченный ферромагнитный тороид 2 вращается от привода вращения 10 синхронного двигателя 8, подключенного к источнику переменного тока с регулируемой частотой 9, что позволяет управлять скоростью вращения намагниченного ферромагнитного тороида 2 относительно неподвижного 1. Вместо электронного частотомера, как указано выше, может быть использован спектроанализатор в качестве регистрирующего устройства.
Если в катушке индуктивности индуцируется э.д.с. с изменяющейся частотой или изменяющимся спектром, то можно говорить о «вмороженности» магнитных силовых линий в домены, расположенные в разных ферромагнитных тороидах. При отсутствии э.д.с. в катушке индуктивности при вращении намагниченного ферромагнитного тороида 2 относительно неподвижного намагниченного ферромагнитного тороида 1 такую «вмороженность» следует исключить и считать магнитные потоки, создаваемые каждым из намагниченных ферромагнитных тороидов, взаимно независимыми, то есть не взаимодействующими на уровне образования доменных связей, а лишь отталкивающими ферромагнитные тороиды друг от друга, и последнее свойство является опытным фактом.
Следует пояснить причину, по которой важно установить наличие или отсутствие доменных связей (эффекта «вмороженности» в домены магнитных силовых линий магнитно связанных ферромагнитных тороидов). Нетрудно понять, что при взаимодействии намагниченных ферромагнитных тороидов, магнитные полюсы которых, обращенные друг к другу, являются разноименными, вращение одного такого ферромагнитного тороида вызывает в другом некоторый вращательный момент однонаправленного импульсного действия, и при этом источник вращательного движения испытывает дополнительные потери на так называемое «магнитное трение». Имеет место эффект увлечения вращательного движения. Если же доменные связи между двумя намагниченными ферромагнитными тороидами, магнитные полюсы которых, обращенные друг к другу, являются одноименными, отсутствуют, то указанного «магнитного трения» нет, как нет и увлечения одного ферромагнитного тороида другим, вращающимся. И в этом последнем случае в катушке индуктивности 11 э.д.с. индукции не возникает.
Из фактора отсутствия «магнитного трения» в рассматриваемом устройстве следует, что вращающийся намагниченный ферромагнитный тороид 2, подвешенный относительно неподвижного 1 мог бы вращаться в вакуумной камере неограниченно долго, будучи введен во вращательное движение внешним воздействием, если бы можно было пренебречь трением верхней 5 и нижней 6 скользящих втулок относительно оси симметрии 4. Это указывает, кроме того, что принцип инерции применим не только в отношении покоящихся тел или тел, движущихся прямолинейно с постоянной скоростью (I закон Ньютона), но также и в отношении статически и динамически сбалансированных вращающихся тел, например, таких, как гироскопы. Примером подобного рода является вращение планет вокруг их осей. Поскольку вес вращающихся частей такого устройства уравновешен силой отталкивания, возникающей между рассматриваемыми намагниченными ферромагнитными тороидами 1 и 2, то трение скольжения верхней 5 и нижней 6 скользящих втулок становится весьма малым. Аналогичное устройство в несколько видоизмененной конструкции можно осуществить вообще без скользящих втулок 5 и 6 и без оси симметрии 4, поместив ее в вакуумную камеру, предусмотрев возможность соосной самоцентровки намагниченных ферромагнитных тороидов путем изменения формы обращенных друг к другу полюсов (в форме чаши для неподвижно закрепленного ферромагнитного тороида и выпуклой для вращающегося) и исключив возможность переворота свободно подвешенного ферромагнитного тороида путем переноса центра тяжести его вниз (принцип «Ваньки-встаньки»). Тогда потери на трение будут практически полностью отсутствовать, и вращение ферромагнитного тороида 2 будет практически неограниченно долгим с сохранением кинетической энергии вращательного движения, полученной этим ферромагнитным тороидом при его раскручивании от внешнего однократного воздействия (моментом импульса).
Таким образом, возможность неограниченно долгого вращения механического тела при отсутствии трения совершенно не противоречит закону сохранения энергии, как это вытекает из принципа инерции.
Может возникнуть вопрос, как обеспечить вращение свободно подвешенного намагниченного ферромагнитного тороида 2 относительно неподвижного 1 без использования внешнего источника - привода 10 с синхронным двигателем 8? Ответом на этот вопрос может быть намагничивание этих ферромагнитных тороидов так, что их векторы намагниченности, во-первых, ориентированы взаимно встречно, а во-вторых, эти векторы должны быть наклонены по отношению к оси симметрии 4. Такое намагничивание автором названо как «косокруговое» намагничивание. Для осуществления такого характера намагничивания необходимо на два ферромагнитных тороида намотать две обмотки - одну вокруг образующей тороидов, а другую соленоидально относительно оси симметрии этих ферромагнитных тороидов. Обе обмотки соединить последовательно и пропустить через них импульс постоянного тока намагничивания до насыщения. После такого намагничивания тороиды освобождают от обмоток, а затем один из намагниченных одинаково ферромагнитных тороидов переворачивают. При этом обращенные друг к другу магнитные полюсы становятся одноименными, векторы намагничивания для каждого из ферромагнитных тороидов являются встречными и наклоненными относительно оси симметрии 4. Следовательно, кроме вертикальных встречно направленных проекций векторов намагниченности, отталкивающих ферромагнитные тороиды друг от друга, имеются касательные встречно направленные проекции намагниченности, которые в своей сумме образуют вращательный момент, приложенный к обоим ферромагнитным тороидам. При этом таким образом намагниченный ферромагнитный тороид 2 приводится во вращательное движение относительно неподвижного 1 в том или ином направлении в зависимости от знака наклона векторов намагниченности относительно оси симметрии 4 при исходном намагничивании. Замена указанного знака наклона осуществляется переключением концов одной из обмоток относительно другой при их последовательном соединении.
Если полагать, что при магнитном взаимодействии двух намагниченных указанным образом ферромагнитных тороидов не изменяется во времени их магнитная энергия, то возникает противоречие с законом сохранения энергии. Возникающий вращательный момент приводит к угловому ускорению и к возрастанию во времени угловой скорости вращения ферромагнитного тороида 2, что соответствует возрастанию во времени кинетической энергии вращательного движения… без потери магнитной энергии, запасенной при намагничивании ферромагнитных тороидов 1 и 2. Поскольку такой процесс неограниченного нарастания кинетической энергии вращательного движения невозможен, то возникает сомнение в возможности считать отсутствующим «магнитное трение» в рассматриваемой системе, и именно оно должно привести к установлению в системе вращательного движения с нулевым угловым ускорением на какой-то установившейся угловой скорости вращения ферромагнитного тороида 2. Очевидно, что при этом вращательный момент уравновешивается моментом «магнитного трения», но иного рода, чем для случая действия доменных связей.
По аналогии с законом Ома для магнитной цепи, которому характерно отсутствие потерь на нагревание (для электрических цепей потери в проводниках связаны с их нагреванием), можно считать, что «магнитное трение» также не связано с выделением тепловой энергии, так что вращательное движение ферромагнитного тороида 2, уравновешенное «магнитным трением», не противоречит закону сохранения энергии, если в системе нет механического трения, о чем было указано выше. Остается неясным только вопрос об источнике энергии в переходном процессе раскручивания ферромагнитного тороида 2 до определенного значения его угловой скорости.
Природа возникновения «магнитного трения», не обусловленная образованием доменных связей, возможно, объясняется взаимодействием двух магнитных потоков, один из которых неподвижен в рассматриваемой системе координат, а другой такой же поток вращается в этой системе координат, и его магнитные силовые линии при этом пересекают магнитные силовые линии неподвижного магнитного потока. Чем большее количество магнитных силовых линий пересекаются в единицу времени, тем выше «магнитное трение». Это и определяет ограничение в угловой скорости вращения ферромагнитного тороида 2, при котором вращательный момент уравновешивается возрастающим с ростом угловой скорости вращения моментом «магнитного трения».
Возможно, что выявление механизма указанного «магнитного трения» допускается с помощью катушки индуктивности 11, ось которой разворачивают в направлении, ортогональном оси симметрии 4. Однако при этом предположительно возникающая в ней э.д.с. уже представляет потери, снижающие значение установившейся скорости вращения ферромагнитного тороида 2. И в этом случае опять возникает противоречие с законом сохранения энергии. Это противоречие отсутствует, если в катушке индуктивности 11 никакой э.д.с. возникать не будет, что и предстоит опытно определить.
Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет априорно утверждать, что в катушке индуктивности не будет индуцироваться э.д.с. при вращении как угодно намагниченных ферромагнитных тороидов 1 и 2, если их магнитные полюсы, обращенные друг к другу, являются одноименными. Возникающее в системе «магнитное трение» не определяет потерь энергии по аналогии с законом Ома для магнитной цепи, что позволяет создать при отсутствии иных потерь неограниченно долго вращающуюся ферромагнитную систему с постоянной скоростью вращения при указанном намагничивании ферромагнитных тороидов, названную автором «косокруговой» намагниченностью. При этом теоретической физике предстоит объяснить феномен раскручивания в такой магнитной системе, согласующийся с законом сохранения энергии. Однако это объяснение выходит за рамки настоящей заявки.
В литературе имеются сведения о вращательных состояниях магнитных систем с использованием механизма утилизации вакуумных частиц - квантонов [2-4]. Кроме того, известно превращение безмассовых частиц вакуумного поля - бозонов Хиггса в массовые частицы - кваркглюонную плазму и лептоны при спонтанном нарушении калибровочной симметрии (в 2008 году за это открытие была вручена Нобелевская премия трем физикам) [5-10]. Не исключено, что рассматриваемое взаимодействие статического и вращающегося магнитных полей приводит к спонтанному нарушению калибровочной симметрии, вследствие чего в качестве источника энергии раскручивания ферромагнитного тороида с «косокруговой» намагниченностью выступают бозоны Хиггса вакуумного поля, восполняющие магнитную энергию в ферромагнитных тороидах, затрачиваемую на раскручивание одного из них относительно другого. В этом случае никакого противоречия с законом сохранения энергии не происходит.
Литература
1. Меньших О.Ф. Магнитопараметрический генератор. Патент РФ №2359397, опубл. в бюлл. №17 от 20.06.2009.
2. Raum und Zeit, №40, 1989, рр.67-75, Schneider, & Watt. «Dem Searl-Effect auf der Spur.».
3. Рощин B.B., Годин С.М. Устройство для выработки механической энергии, патент РФ №2155435 от 27.10.1999 г.
4. Леонов B.C. Теория упругой квантованной среды, ч.2. Новые источники энергии. - Минск, 1997, с.93-104, рис.24.
5. Higgs P.W., Broken symmetries and the masses of gauge bosons, «Phys. Rev. Let.», 1964, v.l2, p.l32.
6. Englert F., Brout R., Broken symmetry and the mass of gauge vector mesons, Phys.Rev. Lett., 1964, v.l3, p.321.
7. Guralnic G.S., Hagen C.R., Kibble T.W.B., Global conservation laws and massless particles, Phys. Rev. Lett., 1964, v.13, p.585.
8. L3 Collaboration, Phys. Reports, 1993, v.236, p.l.
9. Коулмен С. Тайная симметрия: введение в теорию спонтанного нарушения симметрии и калибровочных полей, в сб.: Квантовая теория калибровочных полей, пер. с англ. - М., 1977.
10. Славнов А.А., Фаддеев Л.Д. Введение в квантовую теорию калибровочных полей, 2-ое изд. - М., 1988.