タグ別アーカイブ: 空間エネルギー分布

周期律表と抵抗率

(2020/4/21)追記。ようやく“抵抗”の物理的構造解釈に辿り着いた。電気回路要素の『エネルギー』処理機能に抵抗の次元[(H/F)^1/2]と繋がった。

長年電気現象に向き合い、その意味を考えて来て、今改めて考えてみようと思った事は『オームの法則』で対象とする『電気抵抗』とは何かと言う『問答』である。電気回路に使われる回路要素として、その電気材料に思いが行くのも止むを得ないかと。導電材料、抵抗材料、絶縁材料あるいは半導体材料と様々の物がある。そこで周期律表の中での元素の抵抗率を比べてみた。

周期律表内の抵抗率

周期律表と抵抗率周期律表と抵抗率 各元素の抵抗率をIT検索で調べて、その大まかな値を周期律表に書きこんだ。その中で、際立っている元素を丸○で囲んだ。炭素、ケイ素そしてゲルマニュウムのダイヤモンド結晶構造元素そこにセレンの半導体系元素。さらに、絶縁性の元素燐、硫黄に丸印を点けた。なかでも半導体元素の珪素Siが殆ど絶縁材料のような高抵抗率である点に注目したい。

抵抗率とは 各種物質の性質:金属の電気抵抗 に様々な元素の解説がある。それは所謂体積抵抗率とも言われる抵抗体の体積からの意味である。

抵抗率とは抵抗率とは 一言付け加えておきたい事がある。図の抵抗体の構造から、抵抗体の内部断面を電流が流れるという解釈からの抵抗率の定義である。電流は流れずという新しい解釈からすれば、抵抗体の意味は抵抗体表面からエネルギーが内部に流れ込むと解釈しなければならないことになる。その抵抗に掛かる電圧の意味はどのような『電気物理』の解釈でなければならないかとなろう。そこには空間エネルギー分布の解釈が要請される筈だ。

抵抗とは何か それを考える為に先ず周期律表でまとめてみた。

電気回路とスイッチの機能

電気回路に欠かせないものにスイッチがある。エネルギーを負荷に供給したり、遮断したりする役割を担うのがスイッチである。一般には電線路に流れる電流を切ったり、流したりする役割として理解しているだろう。その考え方で『オームの法則』を理解するには十分である。しかし、電流とは何か、電子とは何かと電気現象の本質を物理的に理解しようとすると、単に電線路のオン、オフというだけの捉え方では十分その意味を捉え切れていないと言わなければならない。前回電圧ーその意味と正体ーで電気回路の電圧の意味を捉え直した事により、電気現象の本質に迫れ、より感覚的に納得できるようになった。その空間のエネルギー分布からスイッチの機能を考え直してみたい。多寡がスイッチと言うけれども、その奥には深い意味が隠されているのだ。そこにこそ、科学技術と自然現象との間に横たわる人間を理解する哲学的真理が垣間見えると思う。

『エネルギー』の空間実在性の認識 『エネルギー』とは決して『運動エネルギー』と『位置エネルギー』だけではない事を認識すべきである。ややもすると、科学論の基礎認識としてエネルギーは『運動エネルギー』と『位置エネルギー』であるとの認識から論説が始るように思える。それは、現代物理学の教科書的教育の現状に原因がある。私はその自然科学論にとても違和感を抱くのである。例えば「空間のエネルギー」と検索する。そこには驚くような意味不明の精神論と関係付けるような記事まで現れる。科学論を論じる方は、電気磁気学にも十分精通しているものと思う。電気回路でコイルを思い描けば、そのコイルの巻線内の空間に『エネルギー』が蓄えられるというのが電気工学では常識となっていると思っている。しかし『空間エネルギー』がそのコイルに存在しているとの認識が無いなら、その『エネルギー』はどこに在ると考えるのだろう。どうも理論物理学では、『運動エネルギー』と『位置エネルギー』の二つのみで『エネルギー』を解釈していて、空間に存在する質量無しの『エネルギー』の実在性を認識していないからであると考えざるを得ない。そうでなければ空間に『エネルギー』が存在すること位は日常生活で、感覚的に分かる筈であろう。このコイルのエネルギーには『質量』はない。『運動エネルギー』と『位置エネルギー』は必ず『質量』をその拠り所としている。『質量』の無い空間の『エネルギー』を認識しているかどうかの問題である。その『エネルギー』認識のために、この電気回路のスイッチとその機能と言う視点で考えてみたい。

電源から負荷へのエネルギー供給 乾電池などの電源から負荷(懐中電灯など)に『エネルギー』を供給する。それは懐中電灯を点けることになる。スイッチを閉じて(オンして)、そのままにして置けば、いずれ電源(電池)の『エネルギー』を使い切ってランプは暗くなる。その時何を使ったのかと言えば、それは電流でも電圧でもなく、『エネルギー』を使い果たしたのだ。その時の『エネルギー』とはどんなものかを電気回路の中で理解しているかという問題である。電気回路のスイッチとは、『エネルギー』を取り扱う機能だという事である。電気回路のスイッチの機能を『エネルギー』との関係で考えてみよう。

直流回路の空間エネルギー

回路とスイッチ回路とスイッチ  スイッチ二つの単純な回路である。この回路を見てどのような事を思うでしょうか。先ず二つのスイッチがオフの時。考えて欲しい事はどこに電圧が掛っているかです。当然スイッチの間の空間に電圧が掛っている筈です。何故そこに電圧が掛っている事に成るのでしょうか。その意味は『電圧』とは何かと言うことです。それは空間のエネルギー分布によって決まる技術的評価量である。

写真298

等価回路とエネルギー分布 スイッチがオフのときの電気回路の状態は回路導体で囲まれた空間にエネルギーが分布しているのである。

その静止したエネルギー分布は電気回路としては、スイッチを含め、空間にコンデンサが分布し、それぞれそこにエネルギーが保有されているとも見做せよう。その様子を表現すれば、色付けしたエネルギー分布の図のようになろう。あくまでもおおよその分布表現でしかなく、正確な分布を書き記すことなど出来ない。このスイッチオフの状態から、スイッチ投入したらどのようなエネルギーの流れが生じるだろうか。回路空間の様子を考えてみよう。

写真299スイッチS2投入 回路導体で囲まれた空間全体が『エネルギー』の流れの過渡状態に成る。回路空間全体がコンデンサとコイルの分布した過渡現象状態を経る。 直ちに定常状態に入り、普通の抵抗の回路になる。

交流回路のスイッチ

交流回路とスイッチ交流電源電圧をスイッチでオン、オフ制御する場合を取上げて考える。正弦波交流電圧に対して一定周期でスイッチを制御するとする。次の記事への橋渡しの意味も込めて、『半導体素子』のスイッチング機能を含んだ動作を取上げた。

(2020/08/29) 追記。

上の回路の中に『半導体素子』のスイッチング機能を含んだ云々とあり、その具体的な意味が示してなかったので、サイリスタ(SCR)でのスイッチング回路構成を示す。なお、サイリスタの動作機能は制御整流素子として優れている。その機能を電磁コイルで表現してみた。点弧角αで瞬間オンすると、オンが自動的に続く。オフはダイオードと同じ回路状態で自動的に遮断する。回路状態とは下に示した意味である。半導体では機械的スイッチと異なり火花は発生しない。以上追記。

上の制御はスイッチをある位相αでオンし、電圧値が零でオフするものとする。しかし負荷が誘導性負荷の場合には、誘導性リアクトルの貯蔵エネルギー分の処理に問題が生じる。即ちスイッチを切って接点が離れても、負荷の保有するエネルギーがある限り負荷を切り離せない。その為スイッチの接点間に火花が発生し、少し回路のオフが遅れる。その遅れ分の角度βを消弧角と言う。

交流回路の空間エネルギー分布 直流電源の場合と異なり、電線路空間のエネルギー分布はその電圧周期に従って常に変動し続ける。その空間のエネルギー変動はほぼ光速度に近い即応性で対応する。スイッチ接点間の電圧も電源電圧とは周期の遅れと値で異なるだろう。

スイッチ機能のまとめ 『オフ』は接点間で『エネルギーギャップ』を支える。『オン』は『エネルギーギャップ』を零とする。

ダイオードの機能 (2016/09/17)

トランジスタのオン・オフ機能と理論の間に (2017/05/23)

コイルと電圧とエネルギー

(2018/10/13)追記 変圧器の奇想天外診断(2015/06/03)から始まった実験であった。この記事では、その実験結果についてはその不可解な意味の解明がなされていない。天晴れ(コイルと電圧とエネルギー)(2015/08/14の記事)にその意味を示した。

(2015/07/29)追記 オームの法則の顔を立てれば、電流は流れずの皮肉な証明になるとは?電流の流れない回路の抵抗体の電圧は電気理論否定の科学的証明。文末の実験結果がそれだ。

世界の根源要素は唯一『エネルギー』だけである。素粒子に相当するものの基が『エネルギー』である。ならば電気磁気学の対象とする電気現象の基も『エネルギー』一つで解釈できなければならない。昭和62年電気学会全国大会で発表した『静電界は磁界を伴う』#(自分の無能を曝す恥じながら、この時期は既に昭和60年末当たりで身分の所属が抹消されていたようであり、今年になって『以下余白』の不覚で知った驚愕でがっかりの人生だが、間違った教育行政の人権侵害は日本の政府犯罪と認識しながら、個人には太刀打ちできないながらも一言付言しておく。文科省の教科書では電気現象の本質には到達できない。)#での『電荷』概念否定の旅の終わりに纏めるならば、このコイルと電圧とエネルギーの話に集約されるように思う。昨日新しく電圧検出器に5000円程奮発して、デジタルテスター(sanwa PM11)を購入した。改めて電気回路のコイル周りに存在する空間エネルギーの姿を明らかにしたいと、実験をすることにした。先ず、エネルギーと磁気現象の関係を理解しなければならない。磁界・磁気概念の本質  が参考になろう。長岡工業高等専門学校で既に昭和60年度に職歴が抹消されていた訳で、昭和62年4月の学会発表がここまでの全ての科学研究の基本になって来た『瞬時電磁界理論』とは が削除された事になっている。この発表はどう生かせばよいか?

再実験(1) 紙筒コイル実験。情無い(ツレナイ)ヒューズ遮断のお粗末な結果を改めてやり直したい。もう一度回路図を示す。

紙筒コイル紙筒コイル

今回はコイル終端1’と2’間に負荷ランプを繋いだ。負荷5Wランプオン、オフの場合について終端側の線間の電圧を測定。実験状況。ランプ負荷付紙筒コイルコイルとランプ負荷

実験結果。

①端子1’ー2’間にランプオンのとき。電源電圧ほぼ100Vで3’ー2’間電圧22.8V、3′ -1’間電圧61.6Vであった。コイル3-3’には全く電圧は掛けていない。何故第三番目のコイル(3-3’)との間に大きな電圧が検出されるか。紙筒コイル負荷①

②ランプ負荷オフのとき。ほぼ同じく電圧が検出された。3’-2’間電圧23.0V、3’-1’間電圧62.3V であった。結果は負荷の有る無しには関係ない事を示した。

③コイルとランプの直列回路。電源電圧100Vを端子1-2’間に印加。端子2-1’間にランプ負荷。これは電気回路の代表的L-R回路である。3’-2’間電圧22.8V、3’-1’間電圧62.1Vが計測された。1-2’間の電源電圧100.8V、負荷端電圧2-1’間100.7V。また、3-3’間は0.0V。

紙筒コイル負荷②コイルとL

(2015/08/03)追記。やっぱり不可解だ。コイル1と2は直列のインダクタンスLの機能を持つ筈だ。しかしランプ抵抗のみの負荷の結果だ。どこにも、電流iによるLdi/dtの意味が見えない。更に、コイルは1、2と3をほぼ揃えて、接近して巻いたから、コイルの位置関係は、コイル3が1と2の間に巻かれているとも考えられる。その時の電圧測定値で、1’-3’間と2’-3’間の電圧値に大きな差がある事を改めて考えなければならない。コイル3が回路接続としては完全に浮遊した、どこにも繋がっていない、教科書の電気理論から見れば、無意味な電線なのだ。それが何故3倍近い電圧差で、電圧が現れるか。この関係は、他の前の実験や下の鉄心回路においても同じ意味で不可解な電圧測定値の結果である。いわゆる電気回路現象の電気理論から解釈した場合の不可解と言う意味である。この不可解こそ、積み重ねて来た科学理論への疑問の意味を解く鍵になる。電線路空間に分布する空間エネルギー分布の認識がその鍵となる。

再実験(2) コイル巻き空間が鉄心の場合。実験器具の配置を示す。鉄心コイル

この実験は変圧器のコイルと鉄心の機能を考える切っ掛けを得たくて試みたものである。それが変圧器の奇想天外診断である。その結果をもう少しはっきりさせる再実験である。

実験結果。

①鉄心コイルに負荷。回路図の上に検出電圧を示す。鉄心にコイル負荷①ランプ負荷

実験とその意味・内容 コイルの意味は単に鉄心に3本の線を揃えて巻き、更にもう1本4番目の線を別に巻いたコイル群で、コイルの意味には変圧器の巻線とは全く無関係の構造である。この実験を思い付いたきっかけは、新世界ー科学の要ー及びエネルギーで観る線路電圧におけるエネルギー認識を深めて、変圧器のエネルギー伝送機能を物理的に明らかにしたい思いが基になった。決して電気技術者が専門家として考える実験ではない。理論を知っている人なら、こんな奇想天外な世界に入る訳がない実験である。

計測電圧の意味 全く無意味なコイル巻き回路の実験で、電圧が比較的再現性ある値で得られる事に大切な物を含んでいる。更にこのコイルが紙筒の場合でも出た電圧の同じ傾向にはトンデモナイ驚きである。なかでも、離れたコイル4-4’との間にまで17.5Vの電圧が検出された意味は何と解釈すれば良いか?解釈の基本的認識には巻線周りの空間に存在する『エネルギー』しかもその速度が光速度の流れに拠っていることを理解しなければならない点である。巻線間に現れる電圧の大きさについて、どのようにその意味を理解するかは今後の課題となろう。なおこの①の実験のコイルを考えれば、いわゆる『電流と磁気』の解釈を採ろうとしても、空間の場に対して打ち消してしまう訳で、教科書の理論的な意味合いは全く通用しないと考える。それは紙筒コイルも同じであろう。

②鉄心リアクトルとランプ負荷直列回路 紙筒空心リアクトルと同じ接続で実験。その結果の測定電圧を回路図に示す。この結果と他の測定結果との間に有る差異にどんな意味があるのかは未だ分からない。鉄心にコイル負荷②

③1’-3’端子に負荷接続は? どんな結果か楽しみだ。実験結果を図の示す。

誘導回路に負荷誘導電圧

上の①で、1’-3’間に49V程の電圧が計測された。その端子間に5Wのランプ負荷をかけて、各端子間の電圧を測定した結果が上の誘導電圧である。ランプ負荷の定常点灯時の負荷抵抗は2000Ω程であるが、単にテスターで計ると240Ω程度だ。実験結果は、誘導電圧は負荷接続で、端子短絡と同じ意味を示す。電圧はゼロとなる。ついでに、コイル4との間の電圧を示した。結局線路の近傍に張られた電線路にも誘導電圧が現れる現象として良く知られたものである事に解釈は落ち着いた。なおコイル4の誘導電圧は値もコイルに手を触れる事で変化する。この場合の誘導電圧は変圧器鉄心の意味はほとんど含まれていないと考えて良かろう。ただ少しエネルギー分布に鉄心の存在が空間環境に影響はしていよう。

④追加実験(2015/07/28) ③のランプ負荷の代わりに、高抵抗を繋いでみた。1’-3’間の電圧測定結果。1[MΩ]負荷時:6.4[V] 。10[MΩ]負荷時:32.4[V] と結果を得た。この結果はやはりコイル3とコイル1との間に電圧が生じていると見做さざるを得ない。コイル3には電源電圧は印加していない。しかも、変圧器誘導電圧などでもない。確実に存在する電圧という電気量(科学技術量)の意味をその根拠から解釈しなければならない。結論は線路空間のエネルギー分布が電圧の本性である。抵抗1[MΩ]に6.4[V]の電圧が掛っているとなれば、電気の基本法則オームの法則により、それは電流が6[μA]流れていると電気理論では解釈する。しかし、コイル1と3は電気回路として電流が流れる閉回路には成っていない。どこをどのように電流が流れると解釈すれば良いか。これも電流は流れず と言ってきた一つの実験的証明になる。こんな結果に行き着くとは不思議だ。やっぱり常識外れの奇想天外に意味があったか。検定教科書による教育が心配だ。

誘導電圧について 送電線路などで、近傍の線路への誘導電圧計算式がコンデンサ結合回路の等価回路で解釈されている。結局は、それも空間のエネルギー分布の積分値としての電圧計算の物理的意味なのであろう。計算式には実測値に対してあまり意味はなかろう。ただ、それらの式も科学技術的解釈には貢献しては来たとは思う。

最後に電源スイッチを示しておく。

コンセント型電源スイッチコンセント型電源スイッチ

光とは何か?-序章ー

(2020/06/29)追記。現在は少し深まったかと思う。プランク定数の概念 (2018/07/17) および軸性光量子 (2019/11/11) がある。

世界は光で出来ている 世界を、その全体像を認識するに『光』の意義を捉えずには不可能である。極論を言えば、世界は光で出来ている。熱とは何か?と言う問いに対して、結局の結論は光に結びつく。質量は何か?と言う問いに対しても、光に導かれる。(2013/09/22)追記。世界は光で出来ているは、エネルギーと空間と質量に繋がる意味である。十九世紀末から二十世紀初頭に掛けて、キュリー夫妻により『放射性元素』の存在が明らかにされ、1900年にMax Planck がプランク定数h[Js]の概念を発表した。1905年にはアインシュタインが『光子(photon)』の概念を発表した。この時代が物理学の新しい展開の基礎となったと考えられる。それから100年が過ぎ、科学技術が生活に革命的に浸透した。しかし、物理学基礎理論がその科学技術の生活と科学意識に役立ち、重要かどうかを検証しなければならない瀬戸際に立たされていると感じる。放射性元素から放射される粒子や光、地球の生命を育む太陽光線。宇宙の果てから届く星座の放射光。人だけに留まることなく、あらゆる万物がその世界の光と共に生きている。物理学と言う学問の専門分野に入れば、科学の発見に基づく知見で光の世界を解釈する。市民の光との関わりとは異なる関係で学問体系が構築される。しかし、光の世界を認識するのに、学問的解釈が日常の市民生活とかけ離れた世界観で在ってはいけない。日常生活が科学の世界観と共通の世界認識に繋がらなければ、科学の意味が無いであろう。光をどのように捉えるか、認識するかはそれが世界の真理を捉えるに欠かせない基礎となると考えている。日本物理学会で、2000年にプランクの業績(発表から100年)を讃えて、特別の大会を開催したように記憶している。第55回年次大会?が新潟大学で行われた。『物理学が問われていること』として三点を挙げた。1.電磁界概念。2.量子力学におけるエネルギー概念。3.特殊相対性理論の曖昧さ。これが物理学における、物理学的解釈の言わば問題にすべき業界論に見えた。市民的日常世界から隔離された、独特の閉鎖社会に見えた。その年がプランクの記念大会とは知らずに、その時点で知った。その翌年、「プランク定数の次元と実在概念」を発表した。量子論で、未解決の問題として、波動性と量子性の両面解釈の曖昧さが物理学の根底に燻ぶっていた。その時の講演発表内容は、光量子概念については余りせずに、『静電界は磁界を伴う』という原点の概要発表が主になったと記憶している。電磁気学の本質を理解しないで、「光量子」概念の理解は困難である、という思いであった。最近の『光量子』概念として私が定義づけているものを解説しておきたい。今回はその序章として、準備もしていないので、過去に学会発表に使った資料を挙げたい。それを見れば、大体の概念は読み取れると思う。第一枚目は、光は『振動等していない』と言う教科書的解釈とは全く異なる意味を表している。そこから光一粒をどのように認識すべきかを二枚目の資料に記した。この一粒の光量子を体積積分すると、いわゆる光量子概念のエネルギー e=hf [J] の値になる。光の振動数 f [Hz] 、プランクの定数 h [Js] による表式に一致する。(2020/06/25)追記、この部分の記事を削除した。それは、量子概念そのものの過去の解釈をも含めて検証しなければならないのである。現在私が悩んでいる点は、上に提唱した量子エネルギー空間分布の波長寸法(可視光線の波長が3800Å~7600Å )が原子、分子の外形寸法(1Å~数十、数百Å)に対する差が大き過ぎる。その差に対して量子論の作用効果を及ぼす事実に納得できる解釈を得ていない事である。光の波長とは何か?の『問答』に対する『答』を得るには『干渉縞』の計測波長をどう解釈するかが重要な観点と考えている。『干渉縞』の計測・観測の経験が無くてこれ以上の解決、解釈に進めるかは疑問である。現在のところ、光一粒の意味を「振動数」と言う「何が振動しているかの振動実体の曖昧さ」だけは排除した概念でまとめ上げた。その解釈を基礎に進める以外は無いと考える。参考:光量子エネルギーのベクトル解析 日本物理学会講演概要集 第61巻2号1分冊p.291(2006.9.23) 。プリズムと光量子の分散 同上 第64-1-2 p.405 (2009) 。眼球の光ファイバーと光量子 同上 第65巻2号2分冊 p.363 (2010.3.20) 、眼球の光ファイバーと色覚

ここで述べた光量子の空間分布式についてまとめたのが、光とは何か?-光量子像ーである。