Униполярная динамо Николы Теслы

[TeslaTech]

представьте горизонтальный диск магнита на вертикальной оси, над ним прямоугольную рамку с током, одной стороной насаженную на ту же ось что и магнит. если рассматривать каждую сторону рамки, то три из них (кроме той что на оси) совершенно классически взаимодействуют с магнитом. каждая из них по отдельности имеет момент силы в ту или другую сторону и придает магниту момент в обратную сторону. сумма этих моментов приложенных к рамке нулевая. сумма этих моментов приложенных к магниту нулевая. составляющие ненулевые, сумма нулевая. ни рамка ни магнит не пытаются вращаться, если пустить очень большой ток то рамку может только изогнуть, провернув верхнюю сторону в одну сторону, а нижнюю в противоположную

А чем моя рамка в опыте отличается от того, что вы написали? Да, магнит не сплошной, а кольцевой, но мне кажется не в этом суть. При этом рамка отклоняется, т.е. момент не нулевой. И магнит отклоняется - т.е. полная противоположность вашим словам. Мало того, ваши рассуждения касаются свободного магнитного поля, в реальных машинах поле замкнуто через сердечник, и взаимодействие происходит по большей части только с одним отрезком цепи. Если я вас правильно понял, то если гипотетически допустить, что мы сможем как-то экранировать лишние участки цепи, которые компенсируют момент, то магнит будет вращаться?

[rustot]

а вы закрепили ее на такой же оси как я нарисовал? или просто расположили где-то над магнитом? добиться ситуации когда на магнит будет действовать сила (именно сила, а не момент именно относительно той оси) чего проще - расположил провод над магнитом и при включении тока магнит из под него уедет. если закрепить рамку на горизонтальной оси то ее развернет горизонтально а магнит попытается отодвинуть. а вот на вертикальной оси по геометрическому центру магнита, так чтобы поле относительно оси было симметричным (именно как используется в диске фарадея и прочих) суммарного момента не будет

не понял про свободное поле. достаточно чтобы поле пересекало проводники, где оно там в других местах замкнут - неважно. экранировать часть проводников от магнитного поля можно но это автоматически приведет к тому что сам экран приложит к магниту тот же момент, который раньше прикладывал заэкранированный проводник и ничего не изменится

[TeslaTech]

Мне кажется, что мы не до конца понимаем друг друга. Если сделать так, как показано на вашем рисунке - проводник будет вращаться, ну, если он имеет такую возможность, а на магнит реакции не будет, если он так же закреплен на этой же оси, и так же может вращаться. Посмотрите вложения - это несколько страниц из книги по униполярным машинам:

[rustot]

как показано на моем рисунке - ни рамка ни магнит вращаться не будут. стремятся вращаться только _части_ рамки относительно друг друга в разные стороны.

если рамку разрезать где показано, то верхняя и нижняя часть провернутся друг относительно друга и цепь разомкнется. чтобы не размыкалась заменяем нижний провод на диск. вот и весь секрет

[TeslaTech]

ок, вот ролик - http://www.youtube.com/watch?v=bjSZAFD5Txw
Проводник вращается... Или опять что-то не так? Или магнит не такой?

[rustot]

а почему он не будет вращаться то? это разве похоже на _цельную_ рамку которую я описал? это как раз разрезанная рамка, одна часть которой (вращающийся проводник) испытывает момент отностельно остальной ее части - подводящие контакты до источника питания

вы вообще читали первое мое сообщение? я же описал именно эту конструкцию. либо меняем нижний проводник на диск либо меняем верхний п-образный на стакан, на видео второй случай. эти замены нужны только чтобы цепь не размыкалась, аналог щеток в двигателе. можно не делать ни диск ни стакан а дать проводничку пролетать весь круг по инерции и получать импульс только при очередном касании рамки

я вам серьезно говорю, насчет "таинственных" униполярных двигателей это чья то затянувшаяся шутка. это самые древние и потому самые изученные двигатели. отброшенные только за полной бесперспективностью после изобретения конструкций с катушками, которые позволяют на порядки увеличить момент и кпд. принцип их работы абсолютно прост и понятен. еще более изучены разве что электростатические генераторы и двигатели, которые тоже кстати вызывают нездоровый интерес нынче. видимо по принципу "хорошо забытое старое". скачайте с рутрекера philosophical transactions, журнал с 1665 года, там все эти конструкции с картинками, объяснениями и расчетами

[TeslaTech]

Да, соглашусь, не правильно вас изначально понял. Тем не менее вот что я никак не могу понять - если магнит отталкивается от проводника строго перпендикулярно, то почему проводник отталкивается не так же? Почему магнит не пытается даже поворачиваться, не то что крутиться, а проводник поворачивается? т.е. проводник от магнитного поля отталкивается не перпендикулярно? Или в данном случае поворот-вращение происходит не из-за взаимодействия магнитных полей, а из-за взаимодействия магнитного поля с самими движущимися зарядами (электронами) в проводнике? Вот это я не понимаю пока что. В книге по униполярным машинам вот что написано на этот счет: "Для строгого обоснования принципа действия приведенных ниже схем необходимо привлечение теории относительности, а так же понятия о так называемой лоренцовой силе." Имеются ввиду схемы опытов с магнитом и диском в этой же книге. Если происходит сноска на ТО и т.д. - это уже значит как минимум то, что однозначного ответа нет.
По поводу бесперспективности униполярных машин - это безосновательное заявление, если их не используют широко сегодня - это еще не говорит ни о чем. На сегодняшний день есть много различных технологий, которые не получили распространения, причем не из-за низкой эффективности, или не технологичности. Скажу так, если лично вам все понятно, вы проникли в суть природы электричества и магнетизма - снимаю шляпу.

[rustot]

ни магнит ни проводник не являются атомарными точечными элементами. каждая "точка" проводника взаимодействует с каждой "точкой" магнита. вот сумма всех этих бессчетных сил и формирует и "поступательную" силу действующую на каждый из них и моменты сил вращения. если же оба или один из них закреплены на оси, то тогда и "поступательные" силы вместе с силой реакции оси тоже формируют момент сил вращения.

вот представьте вы только что узнали о силе лоренца. о силе, действующей на движущийся заряд со стороны магнитного поля, о ее величине и направлении. в самом простом варианте допустим магнитное поле направлено по вертикали (допустим большой плоский магнит положили на стол, одним из полюсов вверх). если над ним на горизонтальные рельсы под напряжением положить горизонтальный проводник, то на него действует сила поперек движения тока в нет и поперек линий магнитного поля, значит вдоль рельс. вы начинаете размышлять как этот процесс зациклить и использовать, а не просто скидывать проводники с рельс. первое что приходит в голову - переключать полярность, чтобы проводник мотался туда сюда по рельсам, а к нему приделать шатун как в паровой машине. но это неудобно. тогда приходит идея чтобы в одну сторону он двигался по рельсам а обратно возвращался чуть приподнявшись по воздуху, в то время как по рельсам едет новый проводник. типа тракторной гусеницы. еще минута размышления и приходит озарение - а нафига собственно гусеница из отдельных проводников, да присобачить туда сплошной диск на горизонтальной оси, вместо гусеницы из отдельных проводников. вот вам и самый первый фарадеевский двигатель. его конструкция НАПРАШИВАЕТСЯ, она не загадочна, а наоборот ОЧЕВИДНА.

потом мысль пошла по другому пути, а почему собственно рельсы должны быть прямыми? если завернуть их по горизонтальному кругу, сделать их в виде двух вложенных колец, то проводничок начнет скользить по кругу, как паровозик по детской железной дороге. и не только один а множество друг за другом змейкой. и не только множество а просто слепим из них сплошной диск. вот вам и вторая униполярная машина фарадея

а потом мысль двинулась дальше, один и тот же ток можно пускать поперек магнитного поля несколько раз. и сила преумножится при том же токе и при том же магнитном поле! так пришли к идее катушек. но с катушками механической системы без перекоммутации напряжения так и не придумали. поэтому они все со щетками. после катушек возвращаться к требующим огромных токов конструкциям из единственного проводника-диска уже смысла не было