89362

Анализ вывода уравнений для трёх релаксаций: тепловой, электрической и магнитной

Реферат

Физика

Если внутренняя теплопроводность намного больше, чем коэффициент теплоотдачи (иначе: маленькое число Био), то внутри устанавливается почти однородная температура (если на всей поверхности также она одинакова) и тогда можно записать уравнение охлаждения тела в виде...

Русский

2015-05-12

103.58 KB

1 чел.

Реферат

Анализ вывода уравнений для  трёх релаксаций: тепловой, электрической и магнитной


Содержание

1.1.  Вывод уравнения Ньютона-Рихмана.

1.2.  Вывод уравнения для электрической релаксации (заряд и разряд конденсатора).

1.3.  Вывод уравнения для магнитной релаксации (спад и нарастание тока  катушке).

2. Систематизация физических законов. Иерархия для  трёх релаксаций: тепловой, электрической и магнитной.

2.1. Электромагнитные колебания. Формула Томсона для колебательного контура.

Литература


Рассмотрим, как выводятся в современной физике уравнения для трёх основных релаксаций.

1.1.  Вывод уравнения Ньютона-Рихмана.

 Рассмотрим остывание тела. Вывод уравнения Ньтона-Рихмана начинается с записи закона о теплопроводности Фурье. Закон утверждает:

Тепловой поток (выражается в Вт/м²) на границе тел пропорционален их разности температур (так называемый температурный напор):

       (01)

P – тепловой ток (джоуль/ сек);

S – площадь потока;

α — коэффициент теплоотдачи, измеряется в Вт/(м²·К).

Введём величину температурное сопротивление.

       (02)

       (03)

Отсюда следует:

       (04)

Далее утверждается:

 Если внутренняя теплопроводность намного больше, чем коэффициент теплоотдачи (иначе: маленькое число Био), то внутри устанавливается почти однородная температура (если на всей поверхности также она одинакова) и тогда можно записать уравнение охлаждения тела в виде:

       (05)

Tout – это температура окружающей среды;

Tm – мгновенная температура;

τ- время.

Коэффициент k имеет вид:

       (06)

где  CΘ -  теплоёмкость тела.

Или:

       (07)

Получаем уравнение:

       (08)

В тепловой цепи, при возникновении   RΘ CΘ - цепочки, возникает параметр постоянной времени τΘ .

       (09)

Размерность постоянной времени τΘ -  секунда.

Сразу следует заметить, что в уравнении (05) и (08) отсутствует знак «-» в правой части выражения, но разность температур ΔT = (Tout - Tm)  и создаёт этот минус.

Ведь правильное выражение: ΔT = (Tm - Tout)  .

Потому, исправим ошибку, и вставим «-» в выражение, как правило Ленца, как признак НООС:

       (10)

 Дифференциальное уравнение (10) теперь имеет правильный вид, и его можно решать.

Вывод: При выводе уравнения Ньютона-Рихмана в современном варианте игнорируют «правило Ленца», и знак «-», указывающий на НООС извлекают из неправильного выражения для   ΔT.

Рассмотрим 2-й недостаток современного представления тепловых процессов.

 В современной физике тепловых процессов отсутствует понятие об энергии системы. Почему это происходит?

Потому что в современной физике есть только одна энергия, измеряемая в джоулях. И её место уже занято. Другого типа энергии современная физика не предоставляет. Это серьёзный недостаток современной физической теории.

В самом деле, давайте рассмотрим: что является зарядом системы в уравнении Ньютона-Рихмана?

Для того чтобы определить заряд системы, надо обе части уравнения умножить на теплоёмкость   CΘ .

       (11)

Так, как выражение для тепловой энергии E имеет вид:

       (12)

То,

       (13)

 Получили дифференциальное уравнение через заряд системы.

Зарядом системы является тепловая энергия. Потому дадим название для тепловой энергии: тепловой заряд.

Потому понятно, что современная физика не смогла ввести понятие энергии системы для  НООС  с тепловым зарядом системы.

Введём новую физическую  единицу энергии системы  для теплоты, назовём её Фурье в честь великого физика.

       (14)

где Θ – энергия системы для процессов движения тепла,

Θ измеряется в Фурье.

1 фурье = 1 джоуль · 1 кельвин

 Теперь система НООС для движения тепла выглядит завершённой, и мы можем перейти к рассмотрению электрической релаксации.

1.2.  Вывод уравнения для электрической релаксации (заряд и разряд конденсатора).

 Существующая теория в области электрического заряда не противоречит идеи о системе с НООС.  

В теории присутствует заряд системы – это электрический заряд.

В теории также присутствует энергия системы – это тепловая энергия.

Единственная ошибка, которую допускают сегодня при выводе уравнения для электрической релаксации – это игнорирование правила Ленца. Опять же «-» в уравнении определяют не на основе правила Ленца для системы с НООС, а используя правила Киргофа для электрической цепи. В итоговом уравнении «-» уже присутствует. Для примера, можно  посмотреть такой вывод в  книге С. Г. Калашникова «Электричество» в

§ 74.  Можно по-другому выразить эту мысль: сама цепь определяет НООС, но к электрической релаксации также применимо правило Ленца.

Для примера найдём уравнение НООС для электрической релаксации.

Будем рассматривать разряд конденсатора.

Дано:

1.Закон о движении электричества, или закон Ома:

       (15)

2. Уравнение для напряжения, выраженного через заряд и ёмкость:

       (16)

Решение:

Напишем уравнение для интегратора или основное дифференциальное уравнение управления (ОДУУ):

       (17)

Или

       (18)

Далее, разделим обе части на ёмкость CE.

       (19)

далее получим результирующее  дифференциальное уравнение :

       (20)

1.3.  Вывод уравнения для магнитной релаксации (спад и нарастание тока  катушке).

 Теория НООС для магнитной релаксации – самая парадоксальная.

Сложность понимания процесса магнитной релаксации заключается в том, что в основе временных и пространственных явлений лежит некая среда, называемая эфиром.

Потому эфир является и временем и пространством. В основе магнитного поля лежит явление псевдо-движения эфира. Псевдо-движение – это такое движение, которое для наблюдателя, расположенного в нашем мире выглядит как «твёрдый объект». Магнитное поле – такой твёрдый объект. При сближении двух магнитов общее магнитное поле видоизменяется, но продолжает оставаться «твёрдым».

Я не буду подтверждать опытами то, что сказал, но попытаюсь показать всю парадоксальность магнитной релаксации на основе теории системы с НООС.

С выводом уравнения для магнитной релаксации, можно ознакомиться в книге

С. Г. Калашникова «Электричество»  в  § 9

1. Начнём с того, что возьмём уже готовое решение дифференциального уравнения, приведённое в книге «Электричество».

       (21)

 Коэффициент  при времени в правой части уравнения, согласно аналогии всех 3-х релаксаций, должен иметь вид:

       (22)

где

RQ – это магнитное сопротивление системы;

CQ – это магнитная ёмкость системы.

Следует заметить, что в  современной физике такие единицы не определены.

Таким, образом, в уравнение (22) мы определяем два новых физических  параметра.

2. Потенциалом системы для магнитной релаксации служит электрический ток. Это видно уже из уравнения  (21)

3. Энергией системы для магнитной релаксации служит электрический заряд. Отсюда мы можем найти заряд системы:

       (23)

Q – электрический заряд, как энергия системы ;

IQ – электрический ток, как потенциал системы;

τ – время, как заряд системы.

 Из выражения (23) мы видим, что зарядом системы является время.

После того, как мы определили заряд системы, мы можем сделать проверку: является ли «время» зарядом в магнитных процессах релаксации?

Уравнение (21)  мы получили, изучая исчезновение тока в катушке.

Первоначальный вид оно могло иметь

(«Электричество» С. Г. Калашников, стр 206,  § 95):

  (24)

Здесь:

- ЭДС самоиндукции;

- выражение для закона Ома

 Знак минус для выражения ЭДС самоиндукции определяет «правило Ленца».

Для магнитного поля, как ни странно, зарядом является время. Докажем, что это именно так.

Напишем дифференциальное  уравнение, в котором зарядом системы является время:

              (25)

Где τout – магнитный (временной) заряд среды.

Не будем сокращать левую часть, потому как возможно разные, то есть могут относиться к пространству (в числителе) и ко времени (в знаменатели). К сожалению, в современной физике сделать их различными не удаётся.

Можно и так сказать: в числителе относится к псевдо-движению, а в знаменателе – относится к движению.

Продолжим доказательство далее.

Исходя из предположения, что заряд системы – время, найдём магнитную ёмкость:

     (26)

Разделим обе части уравнения на параметр магнитной ёмкости CQ.

              (27)

Получим:

              (28)

Сделаем замену, согласно (22)

     (29)

Далее выводим уравнение самоиндукции:

    (30)

Так, как Iout = 0 , то

       (31)

Что совпадает с уравнением (24).

Таким образом, мы доказали, что зарядом для процесса  магнитной релаксации является время.

 Сделаем вывод дифференциального уравнения для тока в катушке: найдём уравнение НООС для магнитной релаксации.

Будем рассматривать спад тока в  катушке.

Дано:

1.Закон о магнитном токе ( магнитный ток - тоже новый параметр; для него в физике аналогов нет; не следует путать с магнитным потоком…магнитный ток обладает безразмерной единицей измерения.) Магнитный ток выражен через потенциал системы I:

       (32)

2. Уравнение для потенциала системы (I), выраженного через заряд системы и магнитную ёмкость:

       (33)

Решение:

Напишем уравнение для интегратора или основное дифференциальное уравнение управления (ОДУУ):

       (34)

Или

       (35)

Далее, разделим обе части на ёмкость CQ.

       (36)

далее получим результирующее  дифференциальное уравнение :

       (37)

Выводы по процессу магнитной релаксации.

1. В физике существует правило Ленца, которое определяет «-» в дифференциальном уравнении, то есть ООС в системе с НООС.

2. Энергией системы для магнитной релаксации является электрический заряд.

3. Зарядом системы для магнитной релаксации является время.

4. Исходя из уравнения о магнитной релаксации, существуют 3 параметра, неизвестные современной физике:

IQ – магнитный ток;

RQ – магнитное сопротивление;

CQ – магнитная ёмкость.

IQ – магнитный ток измеряется в безразмерных единицах;

RQ – магнитное сопротивление измеряется в единицах тока. Буквально это означает: ток является магнитным сопротивлением;

CQ – магнитная ёмкость определяется отношением времени к току, согласно теории о системе с НООС.

2. Систематизация физических законов. Иерархия для  трёх релаксаций: тепловой, электрической и магнитной. 

Составим таблицу параметров для 3-х  релаксаций:

Вид НООС

Потенциал

Заряд системы

Энергия системы

Закон тока системы

Магнитная релаксация

I

Ток

(ампер)

τ

Время

(секунда)

Q

Электричес-кий заряд

(Кулон)

IQ

Магнитный ток

Электричес-кая релаксация

U

Напряже-ние

(вольт)

Q

Электрический заряд

(Кулон)

E

Тепловая

энергия

(джоуль)

IE

Электрический ток

Закон Ома

(ампер)

Тепловая релаксация

T

Темпера-турный напор

(Кельвин)

E

Тепловая

энергия

(джоуль)

Θ

Диффузион-ная энергия

(фурье)

P

Тепловой ток

Закон Фурье

(ватт)

Диффузион-ная

(или флуктуцион-ная)

релаксация

G

Диффузион-ный

(флуктуационный)

ток

(фурье/сек)

Таб. 1. Систематизация физических процессов релаксации.

 Из таблицы 1. видно, что процессы релаксации взаимосвязаны и имеют иерархию.

Вывод 1: Уравнения Максвелла не могут быть симметричными.

Вывод 2: Такого понятия как электромагнетизм не должно существовать: есть явления магнитные, есть электрические. К электромагнетизму следует относить только те явления, которые связаны с распространением электромагнитных волн.

Вывод 3: Электромагнитные колебания возникают только по той причине, что электрический заряд для магнитной релаксации является энергией системы.

Вывод 4: Современные законы о сохранении энергии неверны, так как они предполагают суммирование энергий: магнитной, электрической и тепловой. В реальной природе такого процесса не существует. Существует иерархия энергий-зарядов, внутри которой в результате тока какой-либо энергии происходит преобразование зарядов-энергий. Такой механизм преобразования энергий будет изложен далее.

Вывод  В таблице добавлена строка о диффузионной релаксации. Для этой энергии есть второй термин – флуктуационная энергия.

Всё дело в том, что название диффузионный недостаточное. Движение тепла происходит на основе флуктуации (отклонений от нормы) основных потенциалов. Поэтому этот процесс можно назвать диффузионно-флуктуационным.

О диффузионном релаксации мало что известно, но главную роль в преобразовании энергий-зарядов играет диффузионный (флуктуационный) ток.

Вывод  В физике существуют уравнения для энергий:

       (01)

       (02)

       (03)

 Все эти уравнения являются фиктивными и не имеют ничего общего с реальными природными процессами. Сказать проще: в природе нет первообразных второго порядка. Если судить по таблице 1., то все первообразные только первого порядка.

Уравнения фиктивны потому что, в природе нет процесса приведения (суммирования) всех энергий  к единой. Эти уравнения искусственно выведены и не применяются для исследования физических явлений. Например, с помощью уравнений (02) и (03) невозможно вывести формулу Томсона для колебаний в контуре. Для вывода  формулы Томсона применяются уравнения  для магнитной релаксации .

2.1. Электромагнитные колебания. Формула Томсона для колебательного контура.

 Для того, чтобы описать электромагнитные колебания в электрическом контуре, следует сначала написать уравнения для магнитной  релаксаций  (37) , преобразовав левую часть уравнения  к заряду:

    

Далее:

 

       (04)

Преобразуем:

       (05)

       (06)

       (07)

       (08)

В контуре, по правилам Киргофа:

       (09)

       (10)

Выразим напряжение на конденсаторе через ёмкость:

       (11)

Затем:

       (12)

Получили уравнение:

       (13)

Это уравнение гармонического осциллятора с циклической частотой ώ собственных колебаний контура:

       (14)

ώ  - собственная частота контура.

Решением уравнения 2-го порядка является выражение, зависящее от начальных условий:

       (15)

Для напряжения:

       (16)

Для тока:

       (17)

 Вывод 1: Для получения уравнения гармонического осциллятора  сигналов в колебательном контуре не требуются уравнения Максвелла, хотя обычно в математической физике приводят  решение через уравнения Максвелла.  Для вывода достаточно уравнения для магнитной релаксации (37)  и уравнения для напряжения на конденсаторе (11), в зависимости от ёмкости.

 Вывод 2: Уравнения (02) и (03) не являются верными и не имеют никакого отношения к процессам в колебательном контуре.

Вывод 3: Процесс колебаний происходит из-за того, что в цепи возникает ПОС.

Катушка в процессе релаксации имеет энергию системы  в виде электрического заряда.

Для конденсатора, в процессе релаксации, электрический заряд является зарядом системы.

Конденсатор способен накапливать то, что даёт энергию катушке.

Конденсатор возвращает  катушке энергию системы.

Уравнение гармонического осциллятора можно написать так:

       (18)

         (19)

 Уравнение гармонического осциллятора (18) имеет вид неявной функции, и выражает положительную обратную связь.

  Итак, мы имеем два уравнения: уравнение гармонического осциллятора (20) и уравнение для релаксации (21) и можем их сравнить:

          (20)

           (21)

В уравнении (21) в левой части: скорость изменения системного заряда.

В уравнении (20) в левой части: ускорение изменения системного заряда.

В правой части уравнения (21) приведён:  ток заряда с обратным знаком.

Литература

Основная

Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Ч.2. Молекулярная физика. Термодинамика: учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во Томского ун-та, 2012 – 502 с.

Савельев И.В. Курс общей физики: В 5 кн.: кн. 1: учебное пособие для втузов. – М.: ООО «Издательство Астрель», 2014. – 336 с

Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов. – Изд. 9–е, перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 560 с.

Фейнман Ричард Ф., Лейтон Роберт Б., Сэндс Метью. Феймановские лекции по физике. Вып. 4. Кинетика. Теплота. Звук. Пер. с англ./ под ред. Я.А. Смородинского. Изд. 3-е, испр. – М.: Едиториал УРСС, 2004. – 264 с.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики: В 10 т.: т. 2. – М.: Физматлит, 2012. – 224 с

Сивухин Д.В. Общий курс физики: учебное пособие для вузов. В 5 т. Т II Термодинамика и молекулярная физика. – 3-е изд., стер. – М. ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 576 с.

Дополнительная

Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: учебное пособие для втузов. – 4-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2002. – 718 с.

Джанколли Д. Физика. Т. 1. – М.: Мир, 1989.

Гольд Р.М. Физика для геологов. Термодинамика. Ч. 2: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 17 с.

Чернов И.П., Ларионов В.В., Веретельник В.И. Физический практикум. Часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 182 с.

Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика: сборник задач. Часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского ун-та, 2004. – 390 с

Ботаки А.А., Ульянов В.Л., Ларионов В.В., Поздеева Э.В. Основы физики: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 104 с.

Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Высш. шк., 1988. – 527 с


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47727. Учебно-методический комплекс. Социология 503 KB
  На основе полученных знаний студент должен уметь: Использовать разнообразные методы исследования для анализа проблем управления человеческими ресурсами организации; применять рекомендации полученные в ходе управленческих обследований для регуляции среды управления человеческими ресурсами; применять выводы полученные в результате управленческих обследований для обоснованного выбора технологии управления человеческими ресурсами; использовать основные теории мотивации для решения задач повышения мотивации персонала; выбирать и...
47728. Бухгалтерский управленческий учет. Учебно-методический комплекс 2.31 MB
  Основные модели учета затрат 13 2. Управленческий учет затрат по видам и назначению 14 2. Исчисление затрат по местам формирования центрам ответственности и бюджетирования 15 2. Учет и распределение затрат по объектам калькулирования 16 2.
47729. Step up. Иностранный язык (английский). Учебно-методическое пособие 902 KB
  Данное учебно-методическое пособие предназначено для обучения английскому языку студентов 1 курса естественнонаучных специальностей и направлений. Пособие ориентировано на студентов, не изучавших английский язык ранее. Основная цель пособия – формирование базовых грамматических и речевых навыков.
47730. Snapshots of english-speaking countries. Учебно-методическое пособие 714 KB
  Most of these countries are former British territories. Even more widely English is studied and used as a foreign language. Half of the world’s scientific literature is in English. It is the language of automation and computer technology, the major language of diplomacy and bussines
47732. Педагогика. Учебно-методический комплекс 1.02 MB
  Кафедра педагогики Педагогика Учебно-методический комплекс дисциплины учебно-методический комплекс дисциплины Теория обучения Автор-составитель: Е. Учебно-методический комплекс дисциплины Теория обучения разработан в соответствии с Государственным стандартом высшего профессионального образования. Дисциплина Теория обучения включена в курс педагогики.
47735. Основы микропроцессорной техники 2.95 MB
  Функции устройств магистрали В этой лекции рассказывается о функциях основных устройств микропроцессорной системы: процессора памяти устройств ввода-вывода о принципах их устройства и подключения к магистрали. Процессорное ядро и память микроконтроллеров В этой лекции рассказывается о структуре процессорного ядра и особенностях системы команд микроконтроллеров функциях и организации памяти программ и данных об использовании стека и внешней памяти микроконтроллеров. Каждому устройству кроме процессора каждой ячейке памяти в...