Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклина. М.: ИЦ Орион. Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии о концепции электричества Бенджамина Франклина Ильясов Ф. Н
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклина Ильясов Ф. Н. 1 Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклина. М.: ИЦ Орион. 2019, Ноябрь. 28 с. (Препринт) Iliassov F.N. 2 Quanta of electrical energy - on the concept of electricity Benjamin Franklin. Moscow: IC Orion. 2019, November. 28 p. (Preprint) Аннотация В статье излагается концепция «одного электричества» Бенджамина Франклина. Изложена идея Франклина о частицах (квантах) электрической энергии и поле электрических квантов. Аналогично интерпретированы частицы магнитной энергии и магнитного поля. Дано объяснение экспериментов со статическим электричеством в рамках концепции одного электричества. Закон Кулона объяснен с точки зрения концепции Франклина. Развивается и обосновывается идея Франклина о том, что электричество передается на расстояние излучением порций (квантов) электрической энергии (а не «электромагнитными волнами»). Описаны электродвигатели, изобретенные и описанные Франклином, один из двигателей основан на феномене влиянии электричества на магнитную стрелку – этот феномен Франклин открыл за 70 лет до Ганса Эрстеда. Закон Ампера объяснен в рамках концепции Франклина. Электрический ток, работа генераторов переменного и постоянного тока объяснена в рамках концепции одного электричества. Эксперименты Генриха Герца также объяснены в рамках концепции электричества Франклина. Высказан ряд гипотез, развивающих концепцию одного электричества Франклина. Ключевые слова: электрический ток; кванты электрической энергии; поле электрических квантов; электромагнитное поле; электромагнитные волны; калибровочная емкость Abstract The article presents the concept of "one electricity" by Benjamin Franklin. Franklin's idea about particles (quanta) of electric energy and the field of electric quanta is stated. Similarly interpreted 1 Фархад Назипович Ильясов. Исследовательский центр Орион. E-mail: iliassov.farkhad@yahoo.com ORCID iD: 0000-0002-0472-110X 2 Farkhad Nazipovich Iliassov. Orion Research Center. E-mail: iliassov.farkhad@yahoo.com Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклин 2 particles of magnetic energy and field. An explanation is given of experiments with static electricity within the framework of the concept of one electricity. Coulomb's law is explained in terms of the concept of Franklin. Franklin's idea that electricity is transmitted at a distance by radiation of portions (quanta) of electrical energy (and not by ―electromagnetic waves‖) is developed and substantiated. The electric motors, invented and described by Franklin, are described. One of the engines is based on the phenomenon of the influence of electricity on a magnetic needle - this phenomenon Franklin discovered 70 years before Oersted. Ampere's law is explained within the framework of the concept of Franklin. Electric current, operation of alternating current and direct current generators is explained within the framework of the concept of one electricity. Heinrich Hertz’s experiments are also explained within the framework of the Franklin Electricity Concept. A number of hypotheses have been expressed that develop the concept of one Franklin electricity. Key words: electricity; quanta of electrical energy; field of electric quanta; electromagnetic field; electromagnetic waves; calibration capacity Содержание 1. Введение 2. Электрическая субстанция, электрический огонь 3. Среднее количество электрической энергии присущее от природы 4. «Электрическая атмосфера», поле эл- квантов 5. Объяснение экспериментов со статическим электричеством 6. Феномен электрометра 7. Изложение закона Кулона в рамках концепции Франклина 8. Магнит и поле квантов магнитной энергии 9. О возможном превращении магнитной и электрической энергии 10. «Электромагнитное поле» как научный артефакт 11. Электродвигатели Бенджамина Франклина 12. Ганс Эрстед - характер движения эл- квантов и их влияние на маг-кванты 13. Электрический ток 14. Закон Ампера в концепции одного электричества Content 1. Introduction 2. Electric substance, electric fire 3. The average amount of electrical energy inherent in nature 4. "Electric atmosphere", the field of el-quanta 5. Explanation of experiments with static electricity 6. The phenomenon of electrometer 7. Statement of Coulomb's Law in the Framework of the Franklin Concept 8. Magnet and magnetic energy quantum field 9. About the possible transformation of magnetic and electric energy 10. ―Electromagnetic field‖ as a scientific artifact 11. Electric motors Benjamin Franklin 12. Hans Oersted - the nature of the movement of el-quanta and their influence on mag-quanta 13. Electric current 14. The law of Ampere in the concept of one electricity 15. Electric Current Generator, ―AC‖ and ―DC‖ Current 16. Rectifying AC Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклин 3 15. Генератор электрического тока, «переменный» и «постоянный» ток 16. Выпрямление переменного тока 17. Электромагнит 18. Генрих Герц и «электромагнитные волны» 19. Бенджамин Франклин и передача эл- квантов на расстояние 20. Генрих Герц и «колебательный контур» 21. «Калибровочная емкость» и активность приемника в экспериментах Герца 22. Радиоприемник без «колебательного контура» 17. Electromagnet 18. Heinrich Hertz and "electromagnetic waves" 19. Benjamin Franklin and the transfer of e- quanta at a distance 20. Heinrich Hertz and "oscillatory circuit" 21. ―Calibration capacity‖ and receiver activity in Hertz’s experiments 22. Radio without ―oscillatory circuit‖ 1. Введение В теории электричества существует две конкурентные теории: а) концепция «двух электричеств» («положительного» и «отрицательного»); и б) концепция «одного электричества» (электричество есть порции одной специфической энергии). «Если уж существует такая вещь, как электричество, - писал Никола Тесла (1891), - то тогда может существовать лишь одна такая вещь, и еще, возможно, ее избыток и недостаток; но вероятнее, что именно ее состояние определяет негативный и позитивный характер. В конце концов, старая теория Франклина, хотя и не всеобъемлюща в некоторых отношениях, с определенной точки зрения наиболее правдоподобна. И все же, несмотря на это, теория о двух электричествах является общепринятой. …существование двух электричеств, мягко говоря, крайне маловероятно» [Тесла, 2010: 32, 33]. John Denker один из немногих современных авторов, который обосновывает теорию одного электричества [Denker, 2007]. Так получилось, что понимание электричества как одной «обычной», но специфической энергии, предложенное Бенджамином Франклином примерно в 1750 г., до настоящего времени не нашло своего понимания и развития. Хотя, как представляется, концепт Франклина лучше описывают имеющие экспериментальные, эмпирические данные и позволяет создавать более логичные и непротиворечивые объяснения. Цель настоящей статьи – изложить основные положения концепции электрической энергии Франклина, показать ее возможности в объяснении электрических и магнитных феноменов. Основные особенности концепта Франклина: 1. Существует только один вид электричества, электрическая субстанция, как специфический вид энергии. 2. Существует магнитная субстанция как самостоятельный вид энергии, схожий с электрической субстанцией. Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклин 4 3. Электрическая и магнитная субстанция являются самостоятельными, специфически субстанциями, обладающими свойством взаимодействовать друг с другом. Теория двух электричеств принимает постулат существования «самостоятельного» электромагнитного поля, а теория одного электричества, рассматривает электрическую и магнитную энергию в качестве двух отдельных феноменов, способных непосредственно влиять другу на друга, без какого-либо общего, либо промежуточного, фактора. Концепция одного электричества Франклина, и следующие из нее выводы, как представляется, позволяют описать все феномены, связанные с электрической и магнитной энергией. Поскольку Бенджамин Франклин писал свои тексты более 250 лет назад, то использовалась терминология того времени. Ниже приведено истолкование используемых Франклином понятий. 2. «Электрическая субстанция», «электрический огонь» «Электрическая субстанция, - отмечал Франклин, - состоит из чрезвычайно малых частиц, так как она способна проникать в обыкновенную материю, даже в самые плотные металлы, с большой легкостью и свободой, как бы не встречая при этом сколь-либо заметного сопротивления» [Франклин, 1956: 53]. «Электрическая субстанция», «электрический огонь» 3 – является самостоятельным, специфическим видом энергии, которая может переходить от тела к телу, или перемещаться внутри (по поверхности) тела отдельными мелкими порциями, частицами. «Элементарные частицы электрической субстанции», «электрические частицы», – выражения Франклина, – можно в контексте современной терминологии назвать квантами электрической энергии, электро-квантами (эл-квантами). Эл-кванты содержатся в телах и в воздухе (атмосфере Земли). Эл-кванты обладает свойством двигаться из того места где их больше, в то место где их меньше (либо нет вовсе). Молния ударяет в Землю, не потому, что Земля имеет «отрицательный» заряд, а потому, что в небе, в облаках, эл-квантов скапливается радикально больше, чем на ближайшей поверхности Земли. Искра в экспериментах движется от тела с избытком эл-квантов к телу с дефицитом эл-квантов. Здесь можно говорить о полной аналогии электрической энергии с тепловой энергией, кванты тепла также обладают «природным» свойством перемещаться из того места, где их больше, в то место где их меньше. 3 Иногда используется синоним «электрическая жидкость». Выражение «электрический огонь», вероятно, возникло вследствие того, что электричество проявляется и наблюдается в виде «особой формы огня» – в виде искры (молнии). Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклин 5 3. Среднее количество электрической энергии присущее от природы «Среднее количество электрической энергии, присущее от природы» телам, или тело «в нормальном состоянии», – феномен природного, естественного наличия в теле такого количества эл-квантов, при котором тело проявляет себя как электрически нейтральное. Это одно их важных понятий концепции Бенджамина Франклина. Предполагается, что в каждом теле, в силу его природы, содержится некоторое «среднее», «нормальное» для данного тела количество эл-квантов. «Заряженность тела» обозначает отклонение от этого «нормального» количества – избыток или дефицит, отклонение от «нормального», природного количества эл- квантов в теле. «Избыток электрического огня» – наличие в теле эл-квантов в количестве, превышающем «нормальное» состояние. «Дефицит электрического огня» – ситуация, когда количество эл-квантов в теле меньше, чем при «нормальном» (электрически нейтральном) состоянии. В «нормально заряженном» теле, или на его поверхности, эл-кванты распределены по телу некоторым упорядоченным образом, которое условно может быть охарактеризовано как равномерное. Избыточно или дефицитно (статически) заряженное тело имеет свойство поляризации – эл-кванты скапливаются на одном его конце, а на другом конце они отсутствуют (либо содержатся в очень малом количестве). Т.е. тело, избыточно или дефицитно заряженное статическим электричеством, представляет собой диполь. Важно уточнить, что Франклин не пишет об «отрицательных» и «положительных» зарядах электричества, о «положительном и отрицательном» электричестве, а выделяет один вид электричества, как самостоятельную субстанцию, специфический вид энергии. «Отрицательно заряженных» частиц электричества в рамках концепции Франклина не существует. В теории двух электричеств понятия «положительное» и «отрицательное» электричество имеют номинальный смысл, т.е. используются для обозначения двух разных феноменов, и не имеют математического смысла. У Франклина понятие «отрицательно» заряженное используется в математическом смысле, как «величина меньше нормы». 4. «Электрическая атмосфера», поле эл-квантов «Электрическая атмосфера» – синоним понятия «электрическое поле», точнее «поле эл- квантов». «Электрическая атмосфера» проявляет себя в следующих ситуациях: 1. Когда тело «статически электризовано», то есть когда в нем появляется избыток или недостаток статического электричества. 2. Когда тело «динамически электризовано», то есть когда эл-кванты переходят в теле из места где эл-квантов больше, в место, где эл-квантов меньше. Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклин 6 3. Когда тело «магнитно электризовано», т.е. когда эл-кванты движутся по телу (проводнику) под влиянием воздействия магнита. Энергия отдельных эл-квантов суммируется, объединяется, создавая общее, единое поле эл-квантов (электрическое поле). Поле эл-квантов есть проявление свойства эл-квантов взаимодействовать друг с другом, формируя единую «электрическую энергетическую систему», проявляющую себя определенным образом в зависимости от типа электризации. В электрически нейтральном, не электризованном теле, эл-кванты распределены условно равномерно, в одинаковых по конфигурации участках тела. Поля эл-квантов, на двух избыточно заряженных телах, или на двух дефицитно заряженных телах, отталкивают эти тела друг от друга. Поля эл-квантов на избыточно и дефицитно заряженных телах, притягивают эти тела друг к другу. Поле эл-квантов обладает свойством перемещать эл-кванты из того места, где их больше, в то место, где их меньше (либо нет вовсе). Это свойство поля эл-квантов может проявляться также в виде взаимного притяжения избыточно и дефицитно электризованных тел. «Сила электрической атмосферы» определяется разницей в количестве эл-квантов в том месте, где их больше и в том месте, где их меньше. Эл-кванты взаимодействуют с частицами, квантами магнитной энергии, маг-квантами. Взаимодействие тел, на которых находятся эл-кванты, с телами, на которых находятся маг- кванты, вероятно, происходит аналогично взаимодействию тел, заряженных статическим электричеством. То есть тело, на котором совокупная энергия эл-квантов больше, притягивается к телу, на котором совокупная энергия маг-квантов меньше. взаимно притягивается с телом,. А магнитно и электрически заряженные тела, на которых имеется одинаково количество энергии, отталкиваются. Альберт Эйнштейн полагал: «…В отношении энергии, излучение должно обладать своего рода молекулярной структурой» [Эйнштейн, 1967: 277]. То есть, возможно, кванты энергии обладают способностью объединяться в кванты большего размера (большей энергии) и распадаться на кванты меньшего размера (меньшей энергии). Известно, что тепловые кванты и кванты света (фотоны) отличаются величиной своей энергии. То есть это группы однородных квантов, различающихся размером (величиной энергии), но имеющих общие физические свойства. Например, фиолетовые фотоны содержат намного больше энергии, нежели красные фотоны. Тепловые кванты также различаются по величине энергии. Вероятно, и эл-кванты отличаются по величине энергии (своему размеру). Далее понятия «величина энергии эл-кванта» и «размер эл-кванта» будут использоваться как синонимы. Возможно, «в чистом виде» скопления эл-квантов существуют в виде шаровой молнии. Исходя из позднее проведенных исследований, можно предположить, что эл-кванты не имеют массы как, например, кванты света, фотоны. Из концепции Франклина вытекает, что электрический ток это движение частиц электрической энергии – эл-квантов, они движутся из того места, где их больше, в то место, где их меньше. Эл-кванты движутся под воздействием общего поля эл-квантов. Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклин 7 5. Объяснение экспериментов со статическим электричеством Началом возникновения представлений о «двух электричествах» можно считать обнаружение феноменов «стеклянного» и «смоляного» (эбонитового) электричества. Натертая тканью стеклянная палочка и натертая эбонитовая палочка, притягивают к себе мелкие тела, но тела ведут себя по-разному, при прикосновении разных палочек. Это можно объяснить тем, что при натирании стеклянной палочки, в ней возникает избыток эл-квантов (она становится избыточно заряженной), а у ткани возникает дефицит эл- квантов. При натирании эбонитовой палочки у нее возникает дефицит эл-квантов (она становится разряженной), а у ткани, которой натирали палочку, возникает избыток эл- квантов. То есть, если рассматривать трущиеся тела (ткань и палочка) как единый объект, то в нем происходит поляризация эл-квантов. Описанный выше феномен истолковывался как наличие «двух видов электрических зарядов», «двух видов электричества». Введение гипотезы о существовании двух специфических видов электрической энергии, двух видов электрического заряда – «положительного» и «отрицательного», как представляется, является избыточным. «Нам не следовало бы, конечно, без нужды увеличивать число причин», - указывает Франклин [Франклин, 1956: 209]. Если понятие «положительного заряда» заменить понятием «избыток эл-квантов», а понятие «отрицательного заряда» заменить понятием «дефицит эл-квантов», то схема объяснения феноменов статического электричество останется та же самое. Все эксперименты со статическим электричеством могут быть объяснены в терминах избытка и дефицита эл- квантов на телах. Тела с избытком эл-квантов (заряженные) притягиваются к телам с дефицитом эл- квантов (разряженным), точнее их притягивает совокупность «избыточных» и «дефицитных» электрических полей, возникающих на телах, в связи с избытком или дефицитом эл-квантом «на них». Это происходит потому, что эл-кванты стремятся из того места, где их больше, к тому месту, где их меньше, и эта сила притягивают тела. При соприкосновении тел количество эл-квантов на них стремится уравняться. Если тела заряжены (или разряжены) одинаково, то они отталкиваются, т.к. они не могут обмениваться эл-квантами. То есть одинаковые электрические поля имеют свойство отталкиваться. Вероятно, активность их отталкивания пропорциональна степени дефицитности (или избыточности) квантов. В общем случае, при приближении двух тел друг к другу, эл-кванты статического электричества этих двух телах стремятся распределиться между двумя телами поровну. Эл-кванты статического электричества передаются от одного тела к другому при их соприкосновении, т.е. тела «делятся» эл-квантами, иначе говоря, электрическая энергия тел выравнивается (как, скажем, это происходит с тепловой энергией). Ильясов Ф. Н. Кванты электрической энергии – о концепции электричества Бенджамина Франклин 8 |