タグ別アーカイブ: 磁気コンパス

コイルとコンデンサの磁気ループ

コンデンサのエネルギー流と磁気ループ(2017/11/17追記)文末に解説。コンデンサの磁気ループ

電荷と電流を破棄すれば、電気回路現象は全く違った観方で解釈しなければならなくなる。電気回路要素のコイルとコンデンサの内部空間に『エネルギー』が貯蔵され、そのコイルとコンデンサ内部での形態がどのようであると解釈すれば合理的で、整合性が採れていると感覚的に納得できるかを探る事になるだろう。その観点で一つの解釈を示したい。前の記事電気回路のエネルギーをさらに書きすすめようと『エネルギー』の微視的様相をまとめようと考えたが、その前に磁気ループの考え方を述べる。

コイルの磁気ループ コイル内部の『エネルギー』の流れがそのまま磁気の環状ループを構成すると見做せる。

コイルの磁気ループコイルの磁気ループ コイルが密接したリングを成している場合には、磁気は閉じた閉ループになっている。コイル導体の内側に沿って『エネルギー』がループ状に還流していると見做せる。その中心軸に磁気のループを想定することが出来る。実際には磁気などはないのであるが、コンパスの周りのエネルギーの回転流方向性を磁気のN-S極と解釈しているだけである。その意味をとれば、上の図のように解釈できる。コンパスとは、磁気コンパスでコンパスと砂鉄の心に示した『エネルギー』の回転流の意味である。

コンデンサの磁気ループ 同様にコンデンサ内部にも『エネルギー』が貯蔵される訳であるが、同じ『エネルギー』であれば、その貯蔵形態もコイルと特別に違うものではない筈である。コイルの『エネルギー』貯蔵形態をコンデンサの場合に敷衍すれば、どのようになるかはある程度想定できるであろう。その一つの想定図を示す。(2017/11/07)下の図は後日訂正する。エネルギー流は一つになる。

コンデンサの磁気ループコンデンサの磁気ループ (2017/11/06)この平板コンデンサ内のエネルギー流は上部と下部電極板に二つのエネルギー流があると解釈した図であるが、この解釈は訂正しなければならない。おそらく上部電極からの一つのエネルギー流で解釈すべきと思う。負極電極側からのエネルギー流の流入であろうと考える。従って、図は後日訂正する。コンデンサ電極版の間にダブルの磁気ループを想定した場合を示した。この解釈の形態は少し考え直した方がよいかもしれない。磁気ループが単一であると解釈して場合を後日示したい。ただ基本的には、コイルとコンデンサの内部の『エネルギー』の貯蔵の基本的様相に違いがある訳ではないという点で、より自然の根底に潜む単純性を具体的に示せることが意義ある観方と考える。上の想定は新世界-科学の要-の場合を想定したものであり、誘電体コンデンサの場合に適切かどうかは判断できない。コンデンサ内の単一磁気ループの貯蔵形態は次の誘電分極と磁気ループの記事で示したい。残念ながら実験的な確認は出来ない。

(2017/11/17)修正・追記。 コンデンサ内の貯蔵エネルギーの単一磁気ループ形態を提案する。この解釈はコンデンサ内の『エネルギー』に静止状態は無いという基本的観点に立っている。誘電体の分極としてエネルギーが貯蔵されるとの解釈が一般的であろう。分子分極はやはり電荷に因る静電的歪みとしての捉え方であろう。電荷否定に立てば、『エネルギー』の空間での独立した物理量としての捉え方にならざるを得ない。そのエネルギーが誘電体の分子構造内に貯蔵される時、やはり分子内の円環流としての流れる形であろうと考える。マグネットの場合の微視的『素磁気』の考え方を採ったが、コンデンサの誘電体でもその考え方で捉えれば、『電荷』から解放されたエネルギー貯蔵の捉え方が出来ると考えた。

 

磁界・磁気概念の本質

電気磁気学は電荷に基づく『電界』と、もう一つの『磁界』との二つの電磁気的組み合わせで解釈されている。今回は、磁界あるいは磁気と言う概念について、物理学的理論の矛盾を指摘し、その本質がどのようなものであるかを明らかにしたいと思う。結論は「磁界はエネルギーの回転流である」と言う一点にある。

1990年の秋に、磁界とは何かを明らかにしたくて手掛けた時の写真がある。それは家庭用のキャップマグネットで確認したものである(現像は1992年秋)。右の下の写真(2)は上の(1)マグネット上の砂鉄模様である。金属キャップとマグネット間に環状の砂鉄模様と、その外側に砂鉄の空隙ギャップ部が出来ている。砂鉄の欠けた円環部が何故生じるかは単に磁束概念では捉えられないと考える。ここから磁場に思い入れが始った。2007年に、日本物理学会第63回年次大会資料写真を撮った。直径6cm弱のマグネットを量販店で購入。それが右写真である。その2007/12/14(2)はマグネット上の紙の上に砂鉄を振りまいたものである。この写真は、決してマグネットの表面は均等磁場で無いことを示している。もともと磁束などが磁石の空間に実在すると解釈することそのものが、一つの便宜的な技術的導入概念なのである。だから磁石面近傍が均一な磁束分布等と考えること自身が間違っているのである。そこで、磁石の磁極表面の砂鉄分布模様が何故このように周辺部に集中した円環状になるのかに、答えなければならない訳である。そこで、2枚の磁石間のギャップで、砂鉄模様がどのようになるかを調べた。誠にお粗末な間に合わせ実験ではあるが、経費縮減、効果絶大を狙ったものである。何処かの事業仕分けの対象科学研究に比べて、意義は絶大と認識している。そのギャップ空間の磁気状態は誠に興味深いものである。間隙のギャップ長が長ければ、磁極のN,S間の砂鉄は中心付近で柱状に繋がる。その柱状砂鉄模様も基本的には、中心部でも円環状に連結した分布となる。それが2007/12/14(3)の写真である(研究データとしては稚拙であるが)。ところが、そのギャップ長を短く狭めてゆくと、砂鉄は磁石の周辺部に全部集まり、円環リングで磁石が連結される。胃カメラの様な微小レンズのカメラなら、はっきり示せるが研究費ゼロの身の上の哀しさ。後は頭で纏めるしか方法は無い。学会で発表した論題「磁力密度 f=rot(S/v)」は力の概念をも統一的に解釈するものであり、力の基本的認識はエネルギーの回転流に基づくと解釈している。力ベクトルf[N/(単位体積)]、エネルギー流S[J/s(単位面積)](ポインチングベクトル)およびエネルギー流速度v[m/s]の関係を表している。竜巻も宇宙の銀河も全て渦流でその存在を示している。(2013/02/06)現在は力の式に対して、修正したもので解釈している。修正式(dp/dt=rot S [J/m^3/s]=[N/m^2/s])で圧力の時間的変化を加味した解釈で捉えている(追記)。

磁場とコイル

 

 

 

 

 

 

話が脇に逸れてしまいました。ここで磁場エネルギー流の解釈を図に示す。マグネットのエネルギー流なお、上の図でコイルとマグネットの接近時に生じる反発力の表現で、エネルギー流に曖昧な点があることに気付いたので、訂正してエネルギー流の近接力の意味を示した。

 

 

 

 

磁石の表面近傍の空間には、必ずエネルギー流は実在する。磁束概念を否定しても、磁場解釈の理論などは無くても、エネルギーは確実に実在する。その実在するエネルギーを、空間の中にどのような姿として捉えるかは、それぞれの人の感性に係る問題でもある。磁石同士が強力な吸引力を呈することは誰でも子供の頃から知っている事である。空間に存在するエネルギーを捉えていないのが『現代物理学理論の欠陥』である。それが光量子のエネルギーの実態を理解できない原因になっていると思う。その具体的な視点として、ここに磁石表面のエネルギー流の様相を描いて、その意味を説明した。