Ток смещения

   В одном из своих опусов 2024 года я затрагивал частично тему природы тока смещения. И обещал вернуться к ней, но более обстоятельно. Ток смещения, можно сказать, играет ключевую роль в природе и самого электрического тока, и в электродинамике, и в электромагнетизме вообще. Так что возвращение к этой теме просто необходимо.

   История появления в электромагнетизме понятия «ток смещения» хорошо известна. Не буду пересказывать своими словами, процитирую попавшееся мне недавно удачное, лаконичное изложение: «В 1861 году Джеймс Клерк Максвелл работал над системой уравнений, описывающих электричество и магнетизм. Он столкнулся с проблемой: закон Ампера, описывающий магнитное поле вокруг тока, не работал в ситуациях с переменными электрическими полями, например, в конденсаторах. Чтобы устранить это несоответствие, Максвелл ввёл дополнительный член – ток смещения. Это не был ток в привычном смысле: он не связан с движением заряженных частиц, а возникает при изменении электрического поля во времени. Максвелл сам сомневался в реальности этого явления, называя его временной гипотезой. Но  именно это добавление сделало его уравнения полными и симметричными. Более того, оно позволило предсказать существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Таким образом, случайная «заплатка» в формулах открыла путь к пониманию света как электромагнитного явления. Спустя двадцать шесть лет Генрих Герц экспериментально подтвердил теорию Максвелла. В 1887 году он создал первые искусственные электромагнитные волны с помощью искрового разрядника. В зазоре между электродами не было проводящего тока, но меняющееся электрическое поле порождало магнитное, –  ровно так, как предсказывал ток смещения. Этот  эксперимент не только доказал правоту Максвелла, но и положил начало эпохе беспроводной связи» (конец цитаты).

   Самым непростым в понимании механизма тока смещения – это понимание природы самого электрического поля, тем более – изменяющегося! Электрическое поле, как и магнитное поле, полярное, имеет два противоположных значения. В магнетизме различие полярности – это различие направления вращения вихревого магнитного поля: в постоянном магните полюса левого и правого направления вращения поля (т. е. слева направо и справа налево). Если смотреть на постоянный полосовой магнит с торца одного полюса (например, левого), то на противоположном торце магнита будет поле правого вращения. Постоянный магнит можно перемагнитить более сильным магнитом или электромагнитом. Неспаренные спины частиц-зарядов в атомах металла со скоростью света перевернутся на 180 градусов, и тогда направление вихревых магнитных полей изменится на противоположные. Изменить полярность можно и у электрического заряда на поверхности чего-либо, подав бОльший потенциал от клеммы источника тока. Почему это возможно? Потому что так называемые свободные заряды на поверхности чего-либо – это тоже магниты, только микроскопические. При подаче бОльшего потенциала – частицы-заряды также переворачиваются со скоростью света на 180 градусов, и из положительных, условно говоря, становятся отрицательными. Итожу: электрическое поле – это сумма магнитных полей свободных зарядов. Знак заряда на поверхности чего-либо зависит от сонаправленной ориентации одного из двух спинов заряда.

   Почему в одних случаях электрическое поле обнаруживается индикаторами поля, а в других – нет? Индикатор электрического поля реагирует на действие поля заряженных тел, например, на наэлектризованные мелкие кусочки бумаги, на наэлектризованные шарики, гильзы. Это можно видеть воочию. Электрическое поле не обнаруживается индикаторами поля рядом с клеммами аккумулятора, хотя на клеммах аккумулятора есть немалое напряжение, разность потенциалов, разность зарядов! Если сонаправленные заряды с их магнитными полями на поверхности чего-либо свободно размещаются, создавая вокруг единое потенциальное поле, могут легко стекать и перемещаться, то в случае с клеммами источника постоянного или переменного тока – частицы-заряды в теле клеммы проводника не имеют такой свободы перемещения, они заперты в теле проводника, и не создают единое потенциальное поле зарядов. При замыкании клемм аккумулятора через нагрузку, по проводам пойдёт ток зарядов в двух противоположных направлениях, от минуса к плюсу и от плюса к минусу. Вокруг проводников образуется магнитное поле. Перед тем, как пойдет по проводам двухсторонний ток зарядов, электрическое поле разности потенциалов со скоростью света сонаправленно ориентирует неспаренные спины частиц атомов проводника. Без этой единой ориентации спинов частиц-зарядов проводника, как в магните, двухсторонний электрический ток не пойдёт; это важнейший момент, на который никогда не обращают внимания! Так называемое электрическое поле источника тока обнаруживается только при наличии промежуточной среды с дипольными атомами или молекулами, которые, как магнитны, ставят диполи атомов или молекул среды сонаправленно, как в проводнике. Но надо понимать, что электрическое поле источника тока есть сонаправленные магнитные поля частиц-зарядов источника тока. И это единое поле источника тока распространяется по проводнику со скоростью света, тогда как скорость встречных движений зарядов от источника по проводнику невелика, несколько миллиметров в секунду.

   Мне думается, теперь пора раскрыть природу тока смещение, что стоит за этим понятием! Токи смещения – это развороты диполей частиц-зарядов в телах и в средах по силовым линиям магнитного (электрического) поля. Кольцевое спиновое вращение частицы-заряда делает из частицы – диполь с левым и правым направлением вращения одновременно. Сама частица-диполь становится источником дипольного магнитного поля. Попав в поле сильного магнита – частица-диполь разворачивается по силовым линиям магнитного поля. Ток в металлах возможен – потому что в металлах есть неспаренные частицы-диполи, которые со скоростью света ориентируются сонаправленно, одним курсом, в электрическом поле источника тока. Вот эта волна, пробегающая со скоростью света по проводнику и разворачивающая спины неспаренных частиц-диполей сонаправленно, и есть так называемый ток смещения в проводниках. Ток смещения бывает и в диэлектриках, где есть дипольные молекулы. Но этот ток смещения в диэлектриках, разворот сонаправленно диполей, глубоко в материал не проникает (зависит от величины напряжения). Но если величина напряжения велика – возможен пробой диэлектрика, и диэлектрик становится проводником. Колебания тока в проводнике – это периодические поперечные опрокидывания на 180 градусов спинов неспаренных частиц-диполей. Колебание тока в проводнике и рождает в среде физ. вакуума переменные магнитные волны, в привычном понимании – электромагнитные.

   Скорость света – это скорость перемагничивания, скорость переворачивания диполей неспаренных спинов частиц-зарядов в металлах, скорость тока смещения! Величина этой скорости перемагничивания, переворачивания диполей, была получена в физических опытах Вебера и Кольрауша ещё в первой половине 19-го века. Подобная скорость не взялась ниоткуда, из ничего, а это результат многочисленных экспериментов с многовитковыми катушками и токами, с зарядами, с магнитами, с электромагнитами, со взаимодействием электромагнитов, с перемагничиванием магнитов и кусков железа. Методика опытов Кольрауша и Вебера менялась, но постоянная с размерностью скорости оставалась прежней! Именно это постоянство скорости взаимодействия привлекло особое внимание Дж. К. Максвелла. Жаль, что в школах ученикам не рассказывают о проведении опытов учёными по теме электромагнетизма середины 19-го века! О том, как «слипшиеся» магниты и электромагниты сбрасывали с больших высот, в надежде, что они будут терять свою силу притяжения, о том, как разгоняли магниты и электромагниты на центрифугах, в надежде увидеть изменение некой постоянной величины с размерностью скорости, которую потом назовут «постоянной скорости света», и многом другом.       

   Повторяю, ток смещения искусственно ввёл Дж. Максвелл, чтобы устранить противоречия в формуле Ампера для циркуляции магнитного поля. Ток смещения назвали виртуальным током, как бы током, которым учёные заменили реальный ток, там, где он не течёт, например, в конденсаторе, при протекании переменного тока через конденсатор. Ток смещения называется ещё абсорбционным током, т. е. током поглощения, всасывания. Физически в конденсаторе ток течь не может, но в реальности – течёт; значит, там что-то такое есть, что и назвали током смещения. С точки зрения двойственной  природы тока, понять природу тока смещения проще. Когда на пластинах конденсатора напряжение достигает максимума – максимума достигает и величина поля, проникающего в диэлектрик. Молекулы диэлектрика максимально поляризуются и создают своё противодействующее поле, которое заставляет заряды на пластинах ретироваться, двигаться назад, опять навстречу друг другу. Это как при гармонических колебании маятника: при максимумах отклонения, вектор движения меняется на противоположный. Заряженный конденсатор – это сжатая пружина, готовая распрямиться…               

    О природе магнетизма мне не раз приходилось говорить в своих опусах. А недавно опубликовал новый материал по этой же теме с названием «Единство электромагнитное», где речь идёт о возникновении единства полюсов магнита и единства напряженностей полей в так называемой электромагнитной волне. Один из критиков идей моего нового опуса заявил, что «постоянный магнит никакой энергии не получает и не излучает». Т. е., проще говоря, энергии у магнитного поля нет! Пришлось прояснить ситуацию, помочь товарищу разобраться. Я останавливаюсь на этом ключевом моменте физики электромагнетизма, потому что у людей, даже с неплохим образованием, нет даже примерного, элементарного понимания сути явления, а если и есть, то – ложное. Магнитное поле и постоянного магнита, и электромагнита – является энергией! Создаёт эту энергию магнитного поля сонаправленное кольцевое вращение частиц-зарядов металла-проводника! Магнитное поле – это сумма энергий всех  вращающихся частиц металла и их полей, а частиц – миллиарды и миллиарды! Если бы магнитное поле не было энергией, то не работал бы ни один электродвигатель! Электродвигатели работают на взаимодействии магнитных полей, создающих вращательный момент! Не учитывается и тот важнейший факт, что сама среда физ. вакуума обладает   колоссальной энергией давления! А взаимодействие магнитных полей изменяет эту энергию среды физ. вакуума! В одних случаях – уменьшая плотность и давление среды физ. вакуума, в других – увеличивая плотность и давление среды физ. вакуума! 

   Подводя итог, хотелось бы вернуться к опыту Генриха Герца 1886 года с катушкой Румкорфа. Так называемые электромагнитные волны были впервые показаны собранию учёных англичанином Дэвидом Юзом ещё в 1879 году. Но Юз не был достаточно настойчив в изучении явления, и потому остался на вторых ролях. Генрих Герц в опытах 1886-88 годов с катушкой  Румкорфа и присоединённой к ней дипольной антенной, напротив, обстоятельно изучил природу получаемых волн (отражение от зеркала, преломление в призме, дифракция, интерференция, поляризация). Эта знаменитая катушка Румкорфа – интересное изобретение, сочетающее в себе электромагнит с трансформатором, позволяющее получать переменные токи большой величины (1851 г.). А подключение Г. Герцем к катушке Румкорфа дипольной антенны-излучателя разной длины давало волны разной частоты (частота: от 500 МГц до 30 МГц; длина волны: от 0,6 м до 10 м). Во всех случаях численного определения длины волны или частоты участвует величина постоянной скорости света – c (це), которая есть скорость тока смещения в проводнике, скорость поперечного переворачивания сонаправленных диполей частиц-зарядов (спинов)! Левый бросок тока в вибраторе Герца ничем не отличается от правого броска тока! Отличается лишь одним – изменением направления вихревого магнитного поля вокруг проводника: левое направление магнитного вихревого поля сменяется правым направлением, и наоборот. А по сути, колебание тока в диполе-вибраторе Герца подобно принудительному поперечному вращению диполя постоянного магнита. В среду физ. вакуума (эфира) уходят от антенны-вибратора и поперечно вращающегося постоянного магнита переменные магнитные волны уже в готовом виде, как два связанных вихря противоположного вращения. Потому я и предлагаю не один год провести этот опыт с поперечным вращением постоянного магнита, чтобы подтвердить тождественность явлений…    

   И в заключение скажу вот о чём. Разговоры о кризисе в физике идут много лет. Мне думается, кризис в физике не от недостатка идей, а от переизбытка идей! Идей всегда хватало. Только, вопрос – идей какого толка и в каких парадигмах?! А всё в тех же – геометрических! Великий Э. оказал науке большую услугу, сдвинул физику с мёртвой точки! Но направил её не в ту степь! Отказ от сил и отрицание среды эфира стали фатальной ошибкой великого Э. Вместе с эфиром он выплеснул и колоссальную энергию давления эфира! Без этой энергии давления эфира не понять ни природы магнетизма, ни природы гравитации, ни природы света! В сущности, в своих воззрениях нам нужно вернуться в конец 19-го столетия и начать путь заново! Вернуться к уравнениям Максвелла, к завету Максвелла о природе эфира, как среде, определяющей всё в физике явлений! Посмотрите – чем кончается замечательный трактат Максвелла об электричестве и магнетизме! Мыслями об эфире! Неправда, что Максвелл отрицал эфир и допускал идею пустоты! Переменные магнитные волны (эл. маг. волны) не могут распространяться в пустоте! Именно существование среды эфира определяет величину и постоянство скорости распространения этих волн! Великий Э. просто постулировал постоянство скорости света в пустоте, независимость от скорости источника или приёмника света. На этом и стоит СТО! Развитие принципа относительности на неинерциальные (ускоренные) системы отсчёта только усугубило положение, завязало узел проблематики ещё сильнее! Мы подобны мухе, которая бьётся о стекло окна комнаты с открытой дверью на улицу! Оглянись – и увидишь спасение!  Оглянувшись, мы увидим среду эфира с колоссальной энергией давления, а большие массы и магнитные диполи лишь изменяют вокруг себя эту энергию и плотность эфирной среды, создавая градиенты энергии! А где есть градиент энергии – там и сила! Знание – сила!..