共振現象とエネルギー空間

自然は時空の花。

空間に展開される『エネルギー』の実相だ。

共振現象を問う (2014/10/06)で考えた。当時より少し認識が深まった。電気回路は全て導体で囲まれた空間の構造内での『エネルギー』の伝播現象である。回路静電容量と回路インダクタンスと言う二つの電気技術評価要素で、その中の自然現象が捉えられる。その科学技術を完成した技術文化に乾杯。

『電圧』と『電流』と言う回路解釈概念が如何に優れた智慧の賜物かをよく理解しなければならない。具体的にその量が測定器で測れると言う不思議さもある。電流は流れずと言い乍らである。そんな素敵な概念を間違った解釈で論じることは許されない。『電子』の逆流だ等と言う間違いが堂々と科学論の中に罷り通っているのだ。『電子』など、自然界のどこにも無いのに。原子の周りを回っている『電子』など有り得ないのだ。

電線導体の中を『電子』が流れる等と言う理屈・理論はきっと何時か子供たちに笑われる時が来る。

共振回路について

基の記事も一つの過程としてみたい。その回路をもう一度取り上げて、回路要素の意味と『エネルギー』の振る舞いを考える。

『(2021/09/07)追記。周期 T と回路定数 L 、 C の間の関係。コイルの端子電圧について、コイルの電圧とエネルギー (2021/09/07)で結論を得た。その結論の結果として、下記の記事は訂正しなければならない。回路の伝送現象も L   C の間の『エネルギー』の転送現象で進行する事に成る。

右の正弦波電圧波形の周期Tも、T=4√(LC)となる筈だ。以上訂正、修正とさせて頂く。この理由は次の記事で述べたい。』

電気回路における『エネルギー』の有り様は、その分布に偏りをもって現れる。この図ではまだその事に気付かない時の物だ。この図のコンデンサの電圧v[V]と貯蔵エネルギー qc[J] の波形で、周期 T[s]は L[H]と C[F] によって決まる。

この波形は未だ『エネルギー』が貯蔵されたとき、その分布は電極の負側が高密度分布になると言う認識には成っていなかった。今は、その分布の偏りが『エネルギー』の空間特性であるとの認識にある。その分布差をエネルギーギャップと呼ぶことにした。さて、この L とC の組み合わせ回路には特別の共振現象が見られる。少しその現象の意味を深く探ってみよう。

共振現象の意味。

先ず初めの段階として、適当にL とC を離して配線でつないでみた。共振の意味を考える為に。今コンデンサは充電されている(エネルギーが貯蔵されている)ものとする。しかし、コイルはスイッチSでコンデンサとは並列には繋がっていない。コンデンサの電圧は図の通りの極性とする。スイッチが off の時、電線路のエネルギー分布はどの様になっているだろうか。

コンデンサの貯蔵エネルギーqc[J]は電極の負側に高密度で分布し、

qc=C vc ² [J] となる。

スイッチSの端子にも『エネルギー』qs= Cs v²[J]がコイル端子側スイッチ端子に分布する。そのスイッチ端子間電圧値もエネルギーギャップもスイッチ間の静電容量 Cs[F] (及び回路全体の空間構造の影響)によって決まる。

電線路の負側配線及びLのコイル巻き線にも『エネルギー』が分布する。その分布量は電線路空間の静電容量の空間分布構造によって決まる。配線部の回路要素 Lo やCoの分布状況等によってそのエネルギー分布は決まる。

上に述べた事は、所謂科学論とは見做されないかも知れない。科学的実験データでの検証を示し得ないから。空間に分布する『エネルギー』を検証できないから。科学論としての説得の力はない。これが科学哲学と言う部類なのかもしれない。『エネルギー』への感覚的心に共感する矛盾排除の論理でしかないかも知れないから。だから誰にもその解釈は、その人が如何に電気回路の特性を評価するかに掛かっている事でもある。『電荷』や『電子』概念で解釈する人はその意味で矛盾なく認識すればよいだけであろう。

上の回路の配線部が長ければ、共振現象に大きく影響する。スイッチ投入以後、エネルギーがどの様な流れ方をするかで共振特性が変る。『エネルギー』は配線の回路要素によって伝送速度も変化する。共振回路としては配線(Lo,Co)は極力無くする意味がそこに在る。ただ回路のLとCだけで共振現象が決まる訳では無く、回路全体の空間構造に因ることを先ず理解すべきだ。そこに『エネルギー』の空間での実在性が認識されるべき根拠が在るのかとも思う。

②の回路の共振は基本の共振現象(LC)が(CとLo)、(LoとCo)更に(CoとL)の関係が加わる事に成る。LoとCoの排除で理想的な共振現象になる。それはタンク回路とも呼ばれるL C が密接な一体構造空間を成すような理想空間となる。その回路の共振周波数 f[1/s] が電気工学では、

f=(1/2π)(LC)^-1/2^

と角度の2πが入る。

ω^2^LC=1 の ω=2πf [rad/s] の f から算定したからである。

しかし、周波数 f [1/s] に角度が入る事は論理的に正しくない。

f=1/√(LC) =1/T [s^-1^]

と解釈する。

「まとめ」 新たに浮かぶ疑問に挑戦すると、結論に到達せずに課題にぶつかる。今回の共振回路問題も少し新しい認識を得たようだ。以前からの思い・疑問が解けそうだ。インダクタンスもコンデンサも空間構造としてみれば同じ基本的物理的意味を持っているとの結論になる。それは空間の『エネルギー』の認識から到達する解釈だ。またそれを次の記事の共振現象問題として、今度こそ纏めにしたい。

今、下書きの記事が多数残っている。次々と、未解決の問題を手掛ける度に、結論に纏まらない。冒頭の記事、共振現象を問う(2014/10/06) の周期 Te についてはそのまま、(6)式とする。また、電気回路の角周波数ωの意味は? (2016/02/04) の疑問も未だ未解決の問題だ。

共振現象問題が下書き記事の解消になればと願って、一旦まとめとする。

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