Знак Вопроса 1998 № 02: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Но тут возникла новая и неожиданная проблема расположения обратного провода. И на пути решения этой проблемы мощной стеной встали уравнения электромагнитного поля, разработанные великим английским физиком второй половины XIX столетия Джеймсом Клерком Максвеллом.

Эта проблема стоит того, чтобы на ней остановиться хотя бы вкратце.

Дело в том, что если электродинамическую наводку можно создать, подав напряжение на один конец провода, то для электромагнитной нужно через провод пропустить ток. Тут без обратного провода никак не обойтись. Но из уравнений Максвелла вытекает, что, чем дальше от прямого провода будет расположен обратный проводник, тем больше образуется площадь контура и тем больше будет создана помеха. И если это расположение не калибровать, то какую помеху вы создадите — неизвестно. Значит, надо калибровать.

Но на самолете калибровать расположение обратного провода практически невозможно. Во-первых, там не повернешься. Во-вторых, скажите спасибо, что вас вообще пустили чего-то мерить, потому что через полчаса надо лететь, а вы тут расположились, как у себя дома. Так что, давайте-ка побыстрее, собирайте свое добро и топайте отсюда. Придете завтра утром или после обеда, если полета не будет. А в-третьих, ну какой техник будет вообще чего-то там калибровать? Он бросит этот провод на пол безо всякого научного обоснования и будет топтать его своими сапожищами, не обращая внимания на уравнения электромагнитного поля великого английского физика Джеймса Клерка Максвелла. И поэтому эти уравнения оказались препятствием на пути разработки удобной и простой методики создания эталонных помех.

Как раз к этому времени автор начал разбираться с эфиродинамическими построениями в области электродинамики.

И ему, автору, то есть мне, пришла в голову крамольная мысль, что я не понял самой сути законов Фарадея. А закон этот проверен многократно, по нему считаются все контуры, все трансформаторы, ну нет вопросов! Но я, как бывший радиолюбитель, помнил, что расчет расчетом, но после того как катушка намотана, ее обязательно нужно потом подгонять, настраивать. А у трансформаторов вообще существуют так называемые магнитные поля рассеивания. Короче говоря, закон Фарадея точно почему-то не выполняется. А кроме того, непонятен сам механизм возникновения ЭДС в контуре.

Тут надо сделать небольшое отступление. В соответствии с законом Фарадея электродвижущая сила возникает в контуре тогда, когда внутри этого контура, то есть в дырке, изменяется магнитное поле. Никакого взаимодействия между этим самым полем и проводом закон Фарадея не предусматривает. А ведь в другом случае, когда провод перемещается в магнитном поле, это взаимодействие налицо: там фигурирует скорость пересечения проводом магнитного поля, его длина и напряженность поля. Там никаких дырок нет. А тут есть. Что-то не так. Тем более что эфиродинамика, столь любезная сердцу ее автора, то есть моему, рассматривает процесс иначе, чем это следует из закона Фарадея. Она утверждает, что магнитное поле выходит из одного провода, в котором ток течет, и распространяется во все стороны, ослабляясь по мере удаления от этого провода. Где-то по дороге оно, это поле, натыкается на второй проводник, пересекает его и создает в нем тем самым ЭДС, хотя это и не всегда желательно. Получается, что, чем дальше вы отнесете этот второй провод от первого, тем меньше в нем будет создаваться ЭДС. А дырка тут совсем ни при чем.

Но тогда, если у двух рядом лежащих проводов расстояние между их осями составляет 3 мм, а обратный провод отнесен на 3 см, то он, этот обратный провод, создаст противоЭДС всего лишь в 10 % от основной, а если на 30 см, то всего лишь в 1 %. Получается, что техник на самолете может бросить этот обратный провод на пол на полном законном основании, забыть про него, ничего не калибровать, и все будет точно. Лишь бы не порвал, прогуливаясь по нему. Но все это надо было проверить.

У нас в лаборатории работала одна дама, Любовь Михайловна. Она бывшая детдомовка, и у нее очень развито чувство правды и справедливости. Надо сказать, что избыток этого чувства иногда очень мешал в работе, но как работник она отличалась повышенной добросовестностью и тщательностью. И уж если она за что бралась, то ее можно было не проверять, все делалось в лучшем виде.

— Любовь Михайловна, — обратился я к ней, — сделали бы вы два мерных контура с калиброванными расстояниями между ними. Размеры контуров надо сделать такими, чтобы уместились на столе. Натыкайте, пожалуйста, гнезд на планочке, померяйте расстояния, запустите в один контур ток, в другой поставьте вольтметр, а потом расскажите, что получилось.

Любовь Михайловна все сделала. Она меняла токи, частоту, меняла расстояния и в результате всего этого выяснила, что для больших контуров права эфиродинамика, а не Максвелл. Правда, попутно выяснилось, что на малых расстояниях данные по Максвеллу и по эфиродинамике совпадают, но тоже не совсем. Но в основном стало ясно: методику можно создавать, ГОСТ писать, а обратный провод бросать как попало. Что мы и сделали. Но стоило нам это сделать, как выяснилось, что в американском документе DO-160, который только что вышел, сделано все так же, как и у нас, хотя и без всяких эфиродинамических рассуждений. И теперь у нас с американцами методика одна и та же, и опять нам не верят, что мы все сделали самостоятельно, не глядя на них. Потому что не могут же быть русские инженеры умнее американцев!

Однако мне не давали покоя те отклонения, которые обнаружила Любовь Михайловна при взаимодействии проводов на малых расстояниях. Дело в том, что здесь должен действовать Закон полного тока, вытекающий из тех же максвелловских уравнений. А тут были явные огрехи, и совсем не малые. И я вспомнил, что эфир сжимаем, потому что это всего лишь обычный газ, хотя и тонкой структуры, а значит, и магнитное поле, сотворенное из этого же газа, тоже должно сжиматься. Если это так, то все становится объяснимым. Но сначала надо бы посмотреть, кто же до нас померил и проверил этот Закон полного тока, в соответствии с которым магнитное поле должно убывать строго обратно пропорционально расстоянию от токонесущего проводника. Ведь этот закон уже более ста лет переписывается из одного учебника в другой, значит, он верен, строг, его наверняка проверяли! Как же может быть иначе?!

И тут оказалось, о чудо! Никто и никогда за все время существования электротехники, электродинамики, радиотехники и электроники не производил таких измерений. Просто все верили этому Закону на слово, настолько он был очевиден. И о том, что в нем могут быть какие-либо неточности, с нами и разговаривать никто не хотел.

Было решено кое-что проверить. Контур был модернизирован, и та же Любовь Михайловна произвела измерения. И все подтвердилось. Оказалось, что в ближней зоне существуют о-о-чень даже большие отклонения от максвелловских зависимостей раза в три, четыре и даже в пять. Это и понятно. Максвелл полагал, что эфир — несжимаемая жидкость, а он оказался сжимаемым газом. В ближней зоне эфир сжимается сильнее, и магнитное поле тоже, а подальше слабее, поэтому там зависимости оказались ближе к максвелловским. Обо всем этом я рассказал на страницах своей книги «Общая эфиродинамика».

Из всего этого вытекает, что магнитное поле (как выяснилось, и электрическое тоже), помимо всего прочего, должно характеризоваться еще одним параметром — плотностью его в вакууме, то есть характеристикой, которую электрики пока что забыли ввести в обиход. А надо бы. Энергия этого поля будет выше, чем если ее считать по обычным формулам или мерить обычными датчиками. Не в этом ли кроются истоки некоторых конфликтов между производителями электроэнергии на электростанциях и потребителями электроэнергии на всевозможных заводах? В этих конфликтах никак в свое время не могли разобраться: куда девалась энергия по дороге и кто за нее будет платить? И вообще, из этой новой характеристики магнитного поля много чего следует для дальнейшего.

Вот до чего можно додуматься, если следовать заветам докторов: прежде чем рекомендовать способ лечения, попробуй его на себе.

Несмотря на бесспорные успехи современной теории электромагнетизма, создание на ее основе таких направлений, как электротехника и радиотехника, электроника и полупроводниковая техника, а также и других направлений, широко подтвержденных экспериментальным и промышленным опытом, считать эту теорию завершенной нет оснований.

Однажды перед автором возникла проблема: потребовалось рассчитать плотность переменного тока, испускаемого двумя электродами, опущенными в соленую воду.

«Экое дело! — рассудил автор. — Все исходные условия нам известны, это размеры электродов и расстояние между ними. Для воды все параметры даны, это магнитная и электрическая проницаемости и проводимость. Излучаемый ток и его частота нам тоже известны. Возьмем уравнения Максвелла, подставим туда граничные и начальные условия, зададимся расстоянием от оси диполя. Вот и все! Решение будет найдено, недаром у меня в институте стояла пятерка по ТОЭ — теоретическим основам электротехники!»

Сказано — сделано. Однако почему-то решение не получалось. Вместо этого получилась система уравнений, в которой мнимости располагались так, что никакого решения не находилось.

«Ну что же, — подумал автор. — Зря, видать, мне поставили пятерку по ТОЭ. Пойдем на поклон к профессуре!»

И автор пошел на поклон.

— Это хорошо, что вы обратились именно к нам, — сказала профессура в лице доктора физ. — мат. наук, профессора кафедры теоретических основ электротехники одного из ведущих вузов страны. — Лучше нас такие задачки никто не решает. И вообще мы демократичны. Если что — приходите. Мы всегда рады помочь. Что там у вас? Диполь в полупроводящей среде? Ну-ка, ну-ка… Гм! Знаете, что? Тут надо кое-что прикинуть, а у меня сейчас лекция. Через два часа будет большой перерыв, минут двадцать, погуляйте пока и приходите. Только не опаздывайте. За перерыв мы все вашу задачу как раз и решим.

Автор погулял и пришел. Профессор морщил лоб.

— Настроение что-то не то, — пожаловался он. — Вот что. Приходите ко мне вечером домой, попьем кофе и решим вашу задачу. Вы любите кофе?

Кофе автор любил и вечером пришел к профессору домой.

— Ну, давай сюда твою задачу, — вздохнул профессор. — Слушай-ка, а давай заменим диполь эллипсоидом, какая тебе разница? А эллипсоид все-таки как-никак фигура геометрическая. А?

Но автор отказался заменять диполь эллипсоидом, даже несмотря на то, что эллипсоид и в самом деле геометрическая фигура. Автор сказал, что задача физически полностью определена и поэтому у нее должно быть точное решение.

— Ну, хорошо, — не сдавался профессор, — а пусть это будет идеальная среда безо всякой проводимости. А мы потом умножим полученное решение на уравнение плоской волны. Идет?

Но автор и тут не согласился. Ну, в самом деле, зачем эти искусственные приемы, когда должно быть простое и к тому же общее решение?