Разрядка электролитического конденсатора

Если роль электродов, представленных на рис. 28, а, выполняют пластины конденсатора, то при его зарядке, электроны, пришедшие из внешней сети, сориентируются южными магнитными полюсами у левой пластины конденсатора и северными магнитными полюсами у правой пластины. Обусловлено это тем, что электроны сближают их разноимённые магнитные полюса, а сближение электрона с протоном ограничивают одноимённые магнитные полюса.

На рис. 29, а в качестве примера показана ориентация иона в заряженном конденсаторе. Положительно заряженный протон своим северным магнитным полюсом направлен к нижней отрицательно (-) заряженной пластине конденсатора. Так как векторы магнитных моментов электрона и протона в атоме водорода (рис. 4) направлены противоположно, то осевые электроны 2 и 3 атома кислорода, соединяясь в цепочку с протонами и нейтронами ядра атома кислорода, формируют на концах оси иона одинаковую магнитную полярность. Эта закономерность магнитной полярности сохраняется и вдоль оси кластера, состоящего из этих ионов. Логичность всех процессов сохраняется лишь при условии, если действия зарядов и магнитных полей электрона и протона эквивалентны.

Обратим особое внимание на то, что у верхней пластины конденсатора (рис. 30, а) с обоих сторон присутствуют электроны и поэтому кажется, что они отталкивают друг друга.

Рис. 30. а) схема ориентации иона в электролитическом конденсаторе;

b) схема зарядки конденсатора

Однако, надо иметь ввиду, что при образовании кластеров электронов они соединяются друг с другом разноимёнными магнитными полюсами, а одинаковые электрические заряды ограничивают их сближение, поэтому контакт иона с верхней пластиной конденсатора обеспечивают разноимённые магнитные полюса электронов. У нижней пластины конденсатора – разноимённые электрические заряды, которые сближают протон атома водорода и электрон пластины конденсатора. Но это сближение ограничивается их одноимёнными магнитными полюсами. Так объясняются эти кажущиеся противоречия.

Таким образом, пластины электролитического конденсатора заряжаются разноимённой электрической полярностью и разноимённой магнитной полярностью одновременно. При этом функции плюса принадлежат южному магнитному полюсу электрона, а функции минуса – северному (рис. 1). Эти полюса формируют и электрическую, и магнитную полярности на пластинах конденсатора. Проследим процесс зарядки конденсатора, чтобы увидеть, как магнитные полюса электрона и протона формируют магнитную и электрическую полярности его пластин [2].

Схема эксперимента по зарядке конденсатора показана на рис. 30, b. Самое главное требование к схеме – ориентация её с юга (S) на север (N). Сразу после диода показан компас 1 (К), положенный на провод, идущий к конденсатору С. Стрелка этого компаса, отклоняясь вправо в момент включения напряжения, показывает направление движения электронов (рис. 30, b) от точки S к нижней пластине конденсатора С. Выше компаса показана схема направления магнитного поля вокруг провода, формируемого движущимися в нём электронами [2].

Таким образом, электроны, прошедшие через диод, приходят к нижней пластине конденсатора сориентированными векторами спинов и магнитных моментов к её внутренней поверхности (рис. 30, b). В результате на этой поверхности формируется северный магнитный потенциал (N), эквивалентный отрицательному потенциалу (-). [2]

Вполне естественно, что к верхней пластине конденсатора электроны придут из сети сориентированными южными магнитными полюсами (S). Доказательством этого служит экспериментальный факт отклонения стрелки верхнего компаса 2 (К) вправо (рис. 30, b). Это означает, что электроны, движущиеся по проводу к верхней пластине конденсатора, ориентированы южными магнитными полюсами (S) в сторону движения [2].

На рис. 31 представлена схема, поясняющая ориентацию электронов, движущихся к пластинам конденсатора С при его зарядке. Электроны приходят к нижней пластине конденсатора сориентированными северными магнитными полюсами (N) к её внутренней поверхности. К внутренней поверхности верхней пластины конденсатора электроны приходят сориентированными южными магнитными полюсами (S).

Обратим внимание на то, что направления ориентации электронов при их движении к пластинам диэлектрического конденсатора (рис. 25) аналогичны ориентации электронов при их движении к пластинам электролитического конденсатора (рис. 31).

Рис. 31. Схема движения электронов к пластинам конденсатора при его зарядке

Так электроны – единственные носители электричества в проводах формируют на пластинах электролитического конденсатора и разноимённую электрическую полярность (+ и -) и разноимённую магнитную полярность (S и N) одновременно [2].

12. Разрядка электролитического конденсатора

Процесс разрядки конденсатора на сопротивление – следующее экспериментальное доказательство правильности новой интерпретации о направлении движения электронов (рис. 7) в проводах и ошибочности сложившихся представлений о том, что на пластинах конденсатора формируются только разноимённые электрические заряды (рис. 30, b) [2].

Схемы отклонения стрелок компасов (К) 1, 2, 3 и 4 при разрядке конденсатора на сопротивление R в момент включения выключателя 5 показаны на рис. 32.

Как видно (рис. 32 и 33), в момент включения процесса разрядки конденсатора магнитная и электрическая полярности на пластинах конденсатора изменяются на противоположные и электроны, развернувшись, начинают двигаться к сопротивлению R (рис. 32, 33).

Рис. 32. Схема отклонения стрелок компасов (К) в момент разрядки конденсатора

Электроны, идущие от верхней пластины конденсатора, ориентируются южными магнитными полюсами в сторону движения, а от нижней – северными. Компасы 3 и 4, установленные на совокупности проводов ВА (рис. 32), сориентированных с юга на север, чётко зафиксируют факт отклонением стрелок вправо, доказывая этим, что векторы спинов и магнитных моментов всех электронов в этих проводах направлены с юга на север (рис. 32, 33).

Рис. 33. Схема движения электронов от пластин конденсатора к сопротивлению

R при разрядке конденсатора

Как видно, схема движения электронов при разрядке диэлектрического конденсатора (рис. 27) аналогична схеме движения электронов при разрядке электролитического конденсатора (рис. 33).

13. Конденсатор + катушка индуктивности

Конденсатор и индуктивность – основные элементы колебательных систем. Схематически они показываются просто (рис. 34) [2].

Считается, что одна пластина конденсатора С заряжена отрицательно, а другая положительно. Если конденсатор электролитический, то это соответствует реальности, так как указанные потенциалы формируют его ионы. Другое дело провод, по которому движутся электроны. В нём не могут присутствовать одновременно и электроны, и протоны, так как их соседство заканчивается образованием атомов водорода и плазмы с температурой до 5000 К [2].

Рис. 34. Схема конденсатор + катушка индуктивности

Таким образом, процессы, протекающие в конденсаторах и индуктивностях, а также проводах, которые соединяют их, остаются скрытыми для понимания. Попытаемся раскрыть эту таинственность. Для этого представим пластины конденсатора и провода, подходящие к ним, в увеличенном масштабе и разместим в них модели электронов (рис. 35). Катушку индуктивности представим в виде полутора витков и покажем направления движения электронов 1 и 2 в витках при разрядке конденсатора.

А теперь попытаемся найти ответ на главный вопрос электродинамики: в чём сущность причины, формирующей колебательный процесс изменения напряжения в системе конденсатор – индуктивность?

Чтобы найти ответ на поставленный вопрос, проследим за движением электронов к катушке индуктивности. Главное в этом процессе – направления движения электронов из конденсатора в катушку индуктивности. Мы уже показали, что эта задача решается вполне удовлетворительно с помощью древнейшего прибора – компаса. Установим эти приборы на провода, подходящие к катушке индуктивности, предварительно сориентировав их в направлении с юга на север (рис. 35).

Тут мы обязаны информировать наших читателей, что в прежнем нашем анализе этого процесса присутствовало противоречие, которое побудило нас повторить этот эксперимент. В результате было установлено, что показания направления стрелки верхнего компаса (рис. 35) верны, а показания нижнего оказались искажёнными. Стрелка нижнего компаса отклоняется не вправо, а влево. Из этого сразу последовала необходимость коррекции описания колебательного процесса в системе: конденсатор – катушка индуктивности. В результате, как мы сейчас увидим, устраняется противоречие и раскрывается истинная причина колебательного процесса в описанной системе [2].

Итак, проследим за движением электронов от конденсатора к катушке индуктивности вблизи клемм этой катушки. Обратим внимание на отличия в ориентации электронов в проводах, соединяющих конденсатор и активное сопротивление (рис. 30, b, 32) и в проводах, соединяющих конденсатор и катушку индуктивности (рис. 35), зафиксированные отклонением стрелок компасов.

Рис. 35. Схема процессов движения электронов в цепи:

конденсатор – катушка индуктивности при разрядке конденсатора

Теперь видно, что электроны от верхней и нижней пластин конденсатора встречаются в середине катушки индуктивности (сечение К-К) одноимёнными зарядами и одноимёнными южными магнитными полюсами. Это автоматически формирует процесс их отталкивания друг от друга и они устремляются вновь к пластинам конденсатора.

Когда конденсатор заряжен, то напряжение на его пластинах в момент включения выключателя 5 максимально и равно, например, 100 В (рис. 35, 36, а) [2].

Совокупность магнитных полей всех электронов во всех витках катушки (рис. 35) формирует суммарное магнитное поле, направление силовых линий которого легко определяется по направлению спинов электронов 1 и 2. Эти электроны подходят к сечению К-К с противоположно направленными векторами спинов и магнитных моментов. Это значит, что сформированные ими магнитные поля вокруг витков катушки в зоне встречи электронов (сечение К-К) направлены навстречу друг другу одноимёнными магнитными полюсами и тоже отталкиваются (рис. 35). Когда электроны, идущие от верхней и нижней пластин конденсатора С, встретятся в сечении К-К катушки, то конденсатор C полностью разрядится.

Когда электроны повторно придут к середине сечения К-К катушки, то напряжение на клеммах конденсатора станет равным нулю (рис. 36, a) а напряженность магнитного поля катушки, сформированная электронами с направлениями векторов спинов и магнитных моментов, противоположных первому приходу электронов к середине сечения К-К, и величина тока достигнут максимальных отрицательных значений (рис. 36, b и c). Так формируются синусоидальные законы изменения напряжения, тока и напряжённости магнитного поля в колебательном контуре: конденсатор + катушка индуктивности [2].

Обратим внимание на то, что перезарядку конденсатора осуществляет один носитель электрического заряда – свободный электрон, без участия положительно заряженного протона, который не существует в проводах в свободном состоянии. Поэтому у нас нет никакого права приписывать пластинам конденсатора разную электрическую полярность. Они получают разную магнитную полярность.

Итак, к моменту начала разрядки конденсатора напряжение V на его клеммах имеет максимальное значение (рис. 32, а, 36, а), ток I и напряжённость H магнитного поля катушки равны нулю (рис. 36, b). В момент прихода электронов к сечению К-К катушки и их остановки напряжение на клеммах конденсатора оказывается равным нулю (рис. 36, a), а величины тока и напряженности магнитного поля катушки – максимуму (рис. 36, b и c).

Далее, напряжённость магнитного поля катушки начинает уменьшаться (рис. 36, b) и автоматически изменяет направление векторов спинов и магнитных моментов электронов на противоположное и они, двигаясь назад к конденсатору, формируют на его клеммах противоположную магнитную полярность. В момент прихода электронов к пластинам конденсатора отрицательное напряжение на его клеммах достигает максимума (рис. 36, a), а величины обратно направленных тока и напряженности магнитного поля принимают нулевые значения (рис. 36, b и c).

Рис. 36. Закономерность изменения напряжения, тока и напряжённости магнитного поля при разрядке конденсатора на катушку индуктивности (рис. 35)

После этого начинается второе движение электронов от пластин конденсатора к катушке. При этом электроны меняют направления векторов магнитных моментов и спинов на противоположные. В результате величина противоположного (отрицательного) потенциала на пластинах конденсатора начинает уменьшаться до нуля (рис. 36, a) а величина тока, обусловленная движением электронов с противоположно направленными векторами спинов, увеличиваясь, уходит в отрицательную зону (рис. 36, b). Так же изменяется и напряженность противоположно направленного магнитного поля катушки (рис. 36, c).

Итак, у нас появилась возможность составить уравнения изменения напряжения V, тока I, и напряжённости Н магнитного поля в колебательном контуре конденсатор – катушка индуктивности. Поскольку в момент начала разрядки конденсатора напряжение V на его клеммах максимально, ток I и напряжённость магнитного поля Н минимальны, то уравнения их изменения запишутся так:

(20)

(21)

. (22)

Это и есть исходные уравнения, заменяющие уравнения Максвелла при описании процессов, протекающих в колебательном контуре конденсатор + индуктивность.

Впереди описание электростатики. Её заряды формируют магнитные полюса электронных кластеров. Если на концах лепестков окажутся одноимённые магнитные полюса кластеров свободных электронов, то они отталкиваются, а если разноимённые, то сближаются.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Специалистам понятно, что при отсутствии информации о структуре электрона невозможно описать процесс работы колебательного контура: конденсатор — индуктивность. Этот процесс раскрывает свои тайны при анализе в нём поведения, выявленной и глубоко обоснованной нами модели электрона (рис. 1) [2].

14. Электростатика

Электростатика – древнейший раздел физики с обилием экспериментальных данных о положительных и отрицательных зарядах электричества. И только сейчас появились результаты исследований, доказывающих ошибочность таких представлений. Оказалось, что явления и процессы электростатики формируются кластерами электронов, имеющих отрицательный заряд, но два магнитных полюса: северный и южный, которым ошибочно приписаны знаки электрических зарядов: минус и плюс.

Французский исследователь Ш. Дюфэ опубликовал в Мемуарах Парижской Академии наук за 1733 г. результаты своих опытов, в которых он обнаружил, что существует стекляное и смоляное электричество. Главная особенность этих двух электричеств: отталкивать однородное с ним и притягивать противоположное.

В 1777 году известный американский физик и политический деятель Бенджамин Франклин предложил понятия положительного и отрицательного заряда электричества. Результаты своих опытов он обобщил и их главную суть сформулировал следующим образом.

1. Электрическая субстанция состоит из чрезвычайно малых частиц, так как она способна проникать в обыкновенную материю, даже в самые плотные металлы, с большой легкостью и свободой, не встречая при этом заметного сопротивления.

2. Частицы электрической субстанции взаимно отталкивают друг друга, но они сильно притягиваются всей прочей материей.

3. Обыкновенная материя содержит (как правило) столько электрической субстанции, сколько она может заключать в себе. Если прибавить ей еще этой субстанции, то она разместится на поверхности и образует то, что мы называем электрической атмосферой; в этом случае говорят, что предмет наэлектризован.

Франклин писал: “Чтобы электризовать плюс или минус, требуется знать лишь только то, что части трубки или шара, которые натираются, притягивают в момент трения электрический огонь и, значит, забирают его из предмета, которым производится натирание; эти же самые части, как только прекратится их натирание, стремятся отдать полученный ими огонь любому предмету с меньшим его количеством”.

В России подобными экспериментами занимались Георг Вильгелм Рихман и Михаил Васильевич Ломоносов, результаты их исследований начали публиковаться Петербургской академией наук в 1751г.