A mágneses, elektromos tér, és elektromágneses tér mivolta, \"anyagisága\"
-
Albertus #21 Szia!
"Vagy teljesen félreértettem a dolgot?"
Örülök, hogy kicsit félreértetted. Mivel nagyon egyszerű a választ megérteni
javaslom hogy bár kicsit hosszúnak tűnik, olvasd el figyelmesen ..
Kezdem a végén:
Vannak akik tudják a fizikát, de amikor el kellene magyarázni, hogy:
Mi is történik ott?; Mit jelent a képletek tartalma?; A tárgyalt folyamat, hogyan történik ?
A válasz helyett kitérnek, vagy kihalnak mint a dínók..
A másik ami fontos!
Itt a magyarázatot olvashatod, de az iskolában az ott tanultakat kérdezik a vizsgákon.
Így bár érteni fogod a "hogyant", de ha az iskolai a megközelítést nem tanulod meg,
jogosan kapsz rossz jegyet.
Most a kérdéseid.. és a válaszok:
"Egy állandómágnesnek mágneses tere van. Természetesen mágneses hatást produkál."
Kezdjük fordítva: Vegyünk egy rézdrótot. A réz ha mágneses térbe helyezzük akkor
inkább a levegőbe menekülnek az erővonalak.. Nincs a rézben elemi mágnes: "domén".
Tehát ha nincs külső mágneses tér, akkor csak a dróton folyó áram mágneses
terét érzékelhetjük.
Hogyan is érzékelünk mágneses teret?
Erőt fejt ki vagy feszültséget indukál. És???? Nincs és.. ennyi.
Vagyis ugyanazon hatásokat váltja ki mint amit a pucér elektronok.
Miután a mágneses hatás léte nem kötődik kizárólagosan a "doménekhez",.
De(!!!) a domének léte elektronok nélkül lehetetlen, ezért azt biztonsággal
kijelenthetjük, hogy a mágneses hatás alapját az elektronok képezik.
Na igen, de akkor hogyan nincs feszültség egy állandó mágnesen?
"Na igen?.." Állandó mágnesnél tényleg nincs feszültség, elektron áram?
Vagy csak nem tudjuk érzékelni (megmérni) ?
Miután tudjuk, hogy elektronok nélkül nincs mágneses tér, és ahol
elektronok vannak ott mindig van elektromos potenciál (feszültség) is,
akkor az is világos, hogy ha nem mérünk feszültséget akkor annak más oka van..
No de mi??
Kezdjük azzal, hogy ha két szomszédos atom kozött van feszültség különbség,
és ez felváltva ismétlődik az egész atomrácson akkor meg tudjuk-e mérni?
Sajnos jelenleg: még NEM..
(Gondoljunk pl. a konyhasóra! Már az általános iskolában tanultuk, hogy a Klór
negatív potenciálú, a Nátrium pedig pozitív potenciálú ion.. Mégsem ráz meg a só
amikor az ételeinket sózzuk..)
Ahhoz, hogy ilyen esetekben meg tudjuk mérni a feszültséget, egy-egy atom méretű
csatlakozókkal kellene dolgoznunk.. Helyette néhány mikron sugarú hegye van a
műszereink tapintó elektródáinak. Vagyis bármelyik elektródot érintjük a mágneshez,
egyszerre mindkét pólushoz (pólusok miliárdjaihoz) érintjük hozzá.
Így járunk a másik elektródával is. Ebből adódóan a két elektróda között
nem mérünk feszültséget..
Arról már nem is szólva, hogy mágneseink vezetőképessége jellemzően nagyon rossz.
(A legjobb mágneseink jó szigetelők.)
Na igen, de akkor a kondenzátornál, amiben nagyon sok elektront halmoztunk fel,
miért nincs mágneses tér? Kérdezhetnéd..
Miért? Tényleg nincs a kondenzátornak mágneses tere? Vagy itt is ugyanaz a
helyzet a mágneses térrel, mint az állandómágnesnél a feszültséggel??
Vagyis az egymás melletti és ellentétes irányú hatások eredőjét zérónak
érzékelnénk??
Igen, ugyanaz csak pepitában. A kondenzátorban az elektronok szabadon elmozdulva,
össze-vissza irányú "mágneses tereket" helyesebben mint ahogy az előző
hozzászólásban említettem: a tér minden irányába közel egyenletesen megoszló
elektromos teret hoznak létre. (Azaz még pontosabban a kiszórt fotonjaik
a tér minden irányában egyenletesen oszlanak el.)
Így nem jönek létre a mágnesességre jellemzőnek tarott észak-dél pólusok,
hiszen egyszerre minden irány déli és északi pólusnak látszana, ha atomi méretű
iránytűvel vizsgálnánk..
No jó, de akkor hogyan van mágneses tere az állandó mágnesnek és az áramjárta
rézdrótnak egyaránt?
Mi is a közös mindkét "mágneses tér forrásnak" ??
Mindkettőben elektronok egy nagyon-nagy csoportja ugyanabba az irányba áramlik..
No, de kérem! Éppen az elöbb mondtam, hogy az állandó mágnesek inkább szigetelők
mint sem vezetők. Akkor hol folyna bennük azonos irányba sok elektron árama??
Az atommagok körül áramlanak..
Jó-jó, de a többi vagyis nem mágneses anyag atommagja körül is áramolnak, de
ott még'sincs "mágneses hatás"..
Ott is van, de nincsenek azonos irányba kényszerítve és mint a fenti példákból
láttuk, ha minden irányba közel egyformán sugároznak, az egymással ellentétes
irányok semlegesítik egymás hatását.
Miközben a mágnesek atomjai a speciális elektronszerkezetük miatt nem tudnak
szabadon körbeforogni, így az egy-egy "mágneses hatást okozó" elektronpályájuk
folyton ugyanabba az irányba mutató teret hoz létre..
Belátható, hogy sok elektronnak az egy irányba mutató erő eredője már olyan
nagy hogy ezt vesszük észre..
(A poén persze az, hogy a "mágnesek" atomjainak "s" elektronjai gömbszimmetrikus
pályán halad, a "p és d" pályáin keringők a pályáikkal együtt, továbbra is szabadon
elfordulnak, így a kintről tapasztalt tér létrejöttében az egymást semlegesítő
hatásaik miatt nem vesznek részt..)
Nos tehát leszögezhetjük, hogy a "mágneses hatást" nagyon sok egy irányba
áramló elektron okozza.
( Azt sem szabad elfelejteni, hogy ahhoz, hogy számunkra is érzékelhető nagyságú
legyen ez az eredő, az elektronok miliárdszor-miliárdszorosainak kell azonosan
viselkedni.., különben a legérzékenyebb műszereinkkel sem tudjuk érzékelni..)
Így már szinte a következő kérdésedre is megszületett a válasz:
"Egy egyenáramra kapcsolt tekercs, azaz elektromágnes ugyan ilyen hatást vált ki.
Ugyan olyan mágneses tér veszi körül."
Tehát az egy irányba áramló (keringő) sok elektron "taszító fotonjait" érzékelük
mágneses térként. Függetlenül attól, hogy ezek az elektronok az atommagok körül,
vagy vezetőben áramlanak azonos irányban..
Így az elektromos erőtérre azt is mondhatjuk, hogy összekócólt "mágneses erőtér"..
A mágneses tér az olyan elektromos tér amelyet az azonos irányba mozgó elektronok okoznak..
"A fénynek és a rádióhullámoknal elektromos hatásuak."
Ne keverjük! A fénynek, de a többi elektromágneses sugárzásnak sincs elektromos hatása!
Az más kérdés, hogy minden foton energiát szállít. Így ha fotonok fogódnak be olyan
elektronban, amelynek eredetileg kevés az energiája ahhoz, hogy elhagyja az addigi atomját,
atomjának környezetét, akkor ezzel a fotonok által szállított energia többlettel már
ki tud lépni, el tud távolodni.
"Egy váltakozó áramra kapcsolt tekercsnek mind elektromos mind, mágneses hatása is van. Tehát
elektromágneses tere van..."
Így van. Elektromágneses hatásnak nevezzük.. Bár már a fentiekből tudhatod, hogy
pusztán az elektronok taszító ereje okozza mindkét hatást, de!
Ennek ellenére, hagyománytiszteletből (és néha lezserségből, mert így egyszerűbb kezelni
a problémát,) külön beszélünk elektromos és mágneses térről, hatásról..
Ez pont olyan, mint a felhajtóerő.. Pontosan tudjuk, hogy az atomok-molekulák közötti
erőkről van szó, mégis a kiszorított folyadék tömegét számítjuk ki, hiszen így is
ugyanazt az eredményt kapjuk, csak sokszorosan egyszerűbben..
No nézzük, hogy ezeket mennyire értetted meg?
A fentiek megértéséből következően az önindukció jelenségét, le tudnád írni ?
( Van egy tekercs, áramot indítunk benne, majd hirtelen megszakítjuk.
Ekkor hirtelen az eredetileg rákapcsoltnál sokkal nagyobb feszültség
jelenik meg a tekercs sarkain.. Ezt a jelenséget hasznosítjuk
többek között a gépjárművek motorjaiban a gyújtó szikrájához..)
Csipetnyit segítek:
Szóval folyik a tekercsben az áram.. Na igen.. De az áram hogyan is indult meg?
Rákapcsoltuk a feszültséget és I=(U/R) * e(ad)-(R* (t/L)) függvény szerint elég
nagy időbeni késleltetéssel érjük csak el a nyugalmi áramot..valamint
a kapcsokon befolyó áram megszakadásakor hasonló függvény szerint emelkedik a
feszültség..
Abból indulj ki, hogy az áramnak mit kell tennie, ahhoz, hogy folyhasson?
Ez a valami miért exponenciális függvény szerint történik?
Tehát jönnek az elektronok a kábelen a tekercs felé.. Annak ellenére,
hogy a vasmag elektronjai látszólag messze vannak, a tekercsbe befolyó elektronok
taszítják egymást és minden a közelükbe kerülő többi elektront,
így a "vasmag" elektronjait is.
A vasmag elektronjai által kisugárzott fotonok viszonozzák a taszítást.., de nem tudnak
elmozdulni a helyükről mint az áram vezető elektronok.
Ezzel a "viszonozott" taszítással fékezik a meginduló áramot..
Na igen, de folyamatosan egyre kevésbé állnak ellent..
Akkor mit tehetnek a vasmag elektronjai, illetve a kintről jövő elektronok
taszítása mit tesz velük..??
Hiszen valami olyasmit tesz ami idővel csökkenti a vasmag elektronjainak
az áramló elektronokra gyakorolt hatását??
Szerinted?
Ha nem menne, akkor szemléltessük olyan példával amit már láthattál, sőt
akár a kezedbe is foghattál..
Láttál már rugókat, és vasgolyókat is.. Képzeljük el, hogy sok-sok vasgolyót
rugókra rögzítünk és olyan szorosan összetoljuk, hogy ne férjen be közéjük
újabb vasgolyó.. A rugók másik végét egy-egy szeggel egy táblához
rögzítjük, hogy ne mozdulhasson el..
Ha mégis bepréselünk az így rögzített golyók közé új golyókat,
akkor az új bepréseltek, a rugók ellenében, félretolják a rugókhoz kötötteket..
És ha az összes rugós vasgolyót egy irányba "fésűlték" a bepréselt
golyók, akkor a további bepréselés már egyszerűbb, hiszen a kialakított
csatornákon "folyosókon" lögdösik tovább az újak, a már ott lévő golyókat..
Ha a példában a rugókhoz kötött golyók a vasmag elektronjait, a bepréseltek
a tekercsben folyó elektronokat szimulálja, akkor belátható, hogy ha megszakítjuk a
bepréselést akkor a rugók "visszarúgnak" és az éppen közéjük préselt
golyókat visszalökik.. Ezzel maguk közül kitaszítva a bepréselés oldalán
felhalmozzák öket..
Na igen, pontosan ez történik a tekercs elektronjaival is.
A vasmag helyhez kötött elektronjainak taszító hatása, "kilövi" a tekercsben
"úton lévő" elektronokat,és mivel a tekercs vezetékének végéből nem tudnak kilépni,
(leszámítva a szikrázást,) így a tekercs végen felhalmozódnak..
Ezzel sokkal nagyobb sűrűséget érnek el azon a tekercsrészen mint a
tekercs másik végén.. Ezzel pedig a tekercs két vége között
sokkal nagyobb feszültség képződik, mint amekkora az áram megszakadása elött volt..
(Természetesen, ez a példa is, mint minden példa, egy kicsit sántít, de
remélem a lényege így is érthető..)
Te is ilyesmire gondoltál? Ugye milyen pofon egyszerű??
Na akkor nézzük.. Tényleg érted-e? Hogyan magyaráznád a transzformálást?
Vegyük azt az esetet, amikor nincs vasmag, csak csupán két darab réztekercs
egymáson..
Jöhet a magyarázat.. Sőt!
Akár a többi kedves topic-társ is megpróbálkozhat a magyarázattal..
(Nem baj, ha több, akár különféle magyarázat születik.)
Szóval, azt mondod, hogy az egyik tekercsben folyó elektronok
taszító fotonjai, söprik-taszítják a másik tekercs összes vezető elektronját.
Így ha azonos a menetszám, azonos lesz a feszültség is a két tekercs
kapcsain.. Ha tényleg ezt gondoltad akkor már megértetted a lényeget.
Na igen, de most jön a gonoszkodás, hiszen ezek után jogosnak tűnhet a kérdés:
Mi van a mágneses erővonalakkal?
Mert ugye az egyszerű vaspor hintéssel, vagy akár egy iránytűvel láthatóvá tehetők..
Tehát vannak! Vagy mégsem?
Ha figyelmesen elolvastad és megértetted az előzőkben leírtakat, akkor
minimum gyanakodni kellene, hogy itt is van, valami huncutság..
Erővonalak? Hogyan is van a vasporral?
Van egy mágnes, vannak az erővonalai, lefedjük egy vékony nem mágnesezhető
lappal és vasport szórunk a lapra..
A vaspor szépen kirajzolja az erővonalakat. Hiszen az erővonalak mentén
helyezkednek el a vaspor szemcséi. Mondjuk..
De valóban csak ez, és csak így van?
Mi is a vaspor? Nem egy olyan anyag, amelyben minden szemcsében miliárdnyi
helyhez kötött elektronpálya van?
De igen.
Akkor ezeket a helyhez kötött elektronokat nem taszítják az állandó mágnes
elektronjai? Miért ne taszítanák? Miért lennének a vaspor helyhez kötött
elektronpályái kivételek?
A vaspor elektronjai nem taszítják az összes többi elektront?
De igen. Azok is taszítják, de tudjuk, hogy az állandó mágnes túl nagy ahhoz
hogy a parányi vasporszemcse taszítása elmozdítsa.
Tehát: Igenis taszítják az állandó mágnes elektronjai a vaspor elektronjait,
így a vaspor elektronpályái elfordulnak (, az egész porszemmel együtt!!!),
olyan helyzetbe, hogy a lehető legjobban kitérjenek a taszítás elöl.
És szépen az összes vasporszemcse is ugyanígy tesz..
No persze önmaguk is kisugározzák a taszító fotonjaikat, amik a többi
vasporszemre hatnak.. Szintén egy irányba taszítva őket..
Az eredmény: szépen, kanyarodó sorokba rendezett taszítás..
Ha most egy vékony üveglappal lefedjük a kialakult erővonalakat, és
az üvegre is szórunk vasport akkor azt látjuk, hogy az alatta lévő,
erővonalakba rendezett vaspor is hat a most kiszórt vasporra!
Na jó, most valaki mondhatná, hogy az üveglemez távolabb van a mágnestől,
így abban a távolságban eleve más az erővonalak alakja. Még félig igaza
is lenne. Így, hogy ellenőrizhessük, hogy mennyire, tegyük félre a két lemezt.
Persze óvatosan, hogy ne rázzuk szét az erővonalainkat.
Majd tegyünk ugyanabból az anyagból lemezt a mágnesre, de vaspor helyett
kicsiny távtartót ami az elöbbi lemezen lévő vaspor vastagságát helyettesíti,
majd a távtartóra az előzővel azonos vastagságú üveglemezt.
Így ha az üveglemezre szórunk vasport akkor ugyanolyan erővonal mintát
kapnánk, ha igaza lenne az aggodalmaskodónak.
Nos, nem.. Egészen más mintát kapunk, mert most hiányzik alóla
a másik lemezre kiszórt vaspor elektronjainak taszító hatása.
Többszöri megismétléssel ellenőrizve, mindig ugyanez az eredmény.
Vagyis igaz! Nem csak az állandó mágnes elektronjai, hanem minden
a közelben lévő anyag elektronja is részt vesz a taszításban.
Tehát ne feledjük! Minden a közelben lévő elektron részt vesz a hatások
eredőjének létrehozásában. Minden elektron taszítja a többit és a többi is őt.
Ha az elektronok egy részére rendezett mozgást kényszerítünk, akkor
ezzel a többi elektronra is ez a rendezett mozgás fog hatni.
Ha pedig egy "vasmagban" a helyhez kötött elektronpályák szélső,
a tekercshez közeli tagjait a tekercsben folyó elektronok taszítása
eltorzítja, akkor ezek az eltorzított pályájúak a túlsó szomszédaikat
fogják torzított pályára kényszeríteni, és azok meg az ő szomszédaikét,
és így tovább egészen a "vasmag" teljes keresztmetszetében-hosszában,
mindenki a saját szomszédait..
Azt az állapotot amikor a "vasmag" összes elektronpályáját eltorzította
a tekercs árama, a "vasmag" telítődésének nevezzük.
Ekkor már hiába növeljük a tekercsen áramló elektronok számát, a taszításuk
nem okoz változást a "vasmag" elektronpályáiban.
Mindezek után kérdezhetnéd, hogy akkor miért nem így tanítják ?
Ennek több oka van: meg kell ismerni a fejlődés útját ahhoz, hogy
később Te magad is fejlődhess.
Más megközelítés a hagyomány tisztelete.
És ami a leggyakoribb: a hagyományos móddal egyszerűen, praktikusan
számolhatunk, még akkor is ha a mögötte lévő elmélet sánta..
Meg különben is! A hétköznapi életben sokszor bőven elég
a hagyományos megközelítés ismerete..