กระแสไฟฟ้าในลักษณะเกลียวของอีเธอร์

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-07 16:29

การแก้ปัญหาความปลอดภัยทางไฟฟ้าบนพื้นฐานของแบบจำลองอิเล็กทรอนิกส์ (คลาสสิกและควอนตัม) เท่านั้นดูเหมือนว่าจะไม่เพียงพอหากเพียงเพราะข้อเท็จจริงที่เป็นที่รู้จักกันดีในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาวิศวกรรมไฟฟ้าที่โลกทั้งโลกใช้ไฟฟ้า อุตสาหกรรมถูกสร้างขึ้นมาหลายปีก่อนที่จะมีการกล่าวถึงอิเล็กตรอน

โดยพื้นฐานแล้ว วิศวกรรมไฟฟ้าเชิงปฏิบัติไม่ได้เปลี่ยนแปลงมาจนถึงตอนนี้ แต่ยังคงอยู่ที่ระดับการพัฒนาขั้นสูงของศตวรรษที่ 19

ดังนั้นจึงค่อนข้างชัดเจนว่าจำเป็นต้องกลับไปที่ต้นกำเนิดของการพัฒนาอุตสาหกรรมไฟฟ้าเพื่อกำหนดความเป็นไปได้ของการนำฐานความรู้เกี่ยวกับระเบียบวิธีมาใช้ในเงื่อนไขของเราซึ่งเป็นพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่

พื้นฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่ได้รับการพัฒนาโดยฟาราเดย์และแมกซ์เวลล์ ซึ่งผลงานมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับผลงานของโอห์ม จูล เคิร์ชฮอฟฟ์ และนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงอื่นๆ ของศตวรรษที่ 19 สำหรับฟิสิกส์ทั้งหมดในยุคนั้น โดยทั่วไปแล้วการมีอยู่ของสิ่งแวดล้อมโลกเป็นที่รับรู้ - อีเธอร์เติมเต็มพื้นที่ทั้งโลก [3, 6]

โดยไม่ต้องลงรายละเอียดเกี่ยวกับทฤษฎีต่าง ๆ ของอีเธอร์ในศตวรรษที่ 19 และก่อนหน้า เราสังเกตว่าทัศนคติเชิงลบอย่างรวดเร็วต่อสภาพแวดล้อมของโลกที่ระบุในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเกิดขึ้นทันทีหลังจากการปรากฏตัวเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ของผลงานของไอน์สไตน์ใน ทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งเล่น ร้ายแรง บทบาทในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ [I]:

ในงานของเขา "หลักการสัมพัทธภาพและผลที่ตามมา" (1910) Einstein วิเคราะห์ผลการทดลองของ Fizeau ได้ข้อสรุปว่าการรับแสงบางส่วนโดยของไหลเคลื่อนที่ปฏิเสธสมมติฐานของการกักเก็บอีเธอร์ทั้งหมดและความเป็นไปได้สองประการ ยังคง:

1. อีเธอร์ไม่มีการเคลื่อนไหวอย่างสมบูรณ์นั่นคือ เขาไม่ได้มีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวของสสาร
2. อีเธอร์ถูกพัดพาไปโดยสสารที่เคลื่อนที่ แต่มันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างจากความเร็วของสสาร

การพัฒนาสมมติฐานที่สองจำเป็นต้องมีการแนะนำสมมติฐานใดๆ เกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างอีเธอร์กับสสารเคลื่อนที่ ความเป็นไปได้ประการแรกนั้นง่ายมาก และสำหรับการพัฒนาบนพื้นฐานของทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ ไม่จำเป็นต้องมีสมมติฐานเพิ่มเติม ซึ่งจะทำให้รากฐานของทฤษฎีซับซ้อนมากขึ้น

ชี้ให้เห็นเพิ่มเติมว่าทฤษฎีของอีเทอร์ที่อยู่กับที่ของลอเรนซ์ไม่ได้รับการยืนยันจากผลการทดลองของมิเชลสัน ดังนั้นจึงมีข้อขัดแย้ง Einstein ประกาศว่า: "… คุณไม่สามารถสร้างทฤษฎีที่น่าพอใจได้โดยไม่ละทิ้งการมีอยู่ของสื่อที่เติมเต็มทั้งหมด ช่องว่าง."

จากข้างต้น เป็นที่แน่ชัดว่าไอน์สไตน์ เพื่อประโยชน์ของ "ความเรียบง่าย" ของทฤษฎี ถือว่าเป็นไปได้ที่จะละทิ้งคำอธิบายทางกายภาพของข้อเท็จจริงของความขัดแย้งของข้อสรุปหลังจากการทดลองทั้งสองนี้ ความเป็นไปได้ประการที่สองที่ไอน์สไตน์ตั้งข้อสังเกตนั้นไม่เคยได้รับการพัฒนาโดยนักฟิสิกส์ชื่อดังคนใดเลย แม้ว่าความเป็นไปได้นี้ไม่ต้องการการปฏิเสธสื่อ - อีเธอร์ก็ตาม

ให้เราพิจารณาว่า "การทำให้เข้าใจง่าย" ของ Einstein ระบุไว้อะไรสำหรับวิศวกรรมไฟฟ้า และโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับทฤษฎีของกระแสไฟฟ้า

เป็นที่ยอมรับอย่างเป็นทางการว่าทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิกเป็นหนึ่งในขั้นตอนเตรียมการในการสร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพ ทฤษฎีนี้ซึ่งปรากฏขึ้นเช่นเดียวกับทฤษฎีของไอน์สไตน์เมื่อต้นศตวรรษที่ 19 ศึกษาการเคลื่อนที่และปฏิสัมพันธ์ของประจุไฟฟ้าแบบไม่ต่อเนื่อง

ควรสังเกตว่ารูปแบบของกระแสไฟฟ้าในรูปของก๊าซอิเล็กตรอนซึ่งไอออนบวกของตาข่ายผลึกของตัวนำถูกแช่อยู่ยังคงเป็นรูปแบบหลักในการสอนพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้าทั้งในโรงเรียนและมหาวิทยาลัย โปรแกรม

การทำให้เข้าใจง่ายจากการนำประจุไฟฟ้าที่ไม่ต่อเนื่องเข้าสู่การไหลเวียนกลายเป็นจริงเพียงใด (ขึ้นอยู่กับการปฏิเสธสภาพแวดล้อมของโลก - อีเธอร์) สามารถตัดสินโดยตำราสำหรับวิชาเฉพาะทางกายภาพของมหาวิทยาลัยเช่น [6]:

" อิเล็กตรอน.อิเล็กตรอนเป็นตัวพาวัสดุของประจุลบเบื้องต้น โดยปกติแล้วจะถือว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่ไม่มีโครงสร้างแบบจุด กล่าวคือ ประจุไฟฟ้าทั้งหมดของอิเล็กตรอนจะกระจุกตัวที่จุดหนึ่ง

แนวคิดนี้ขัดแย้งกันภายใน เนื่องจากพลังงานของสนามไฟฟ้าที่เกิดจากประจุแบบจุดนั้นไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้น มวลเฉื่อยของประจุแบบจุดจะต้องไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งขัดแย้งกับการทดลอง เนื่องจากอิเล็กตรอนมีมวลจำกัด

อย่างไรก็ตาม ความขัดแย้งนี้ต้องได้รับการกระทบยอดเนื่องจากไม่มีมุมมองที่น่าพอใจและขัดแย้งกันน้อยกว่าของโครงสร้าง (หรือการขาดโครงสร้าง) ของอิเล็กตรอน ความยากของมวลตนเองที่ไม่มีที่สิ้นสุดสามารถเอาชนะได้สำเร็จเมื่อคำนวณเอฟเฟกต์ต่างๆ โดยใช้การปรับค่ามวลรวมใหม่ ซึ่งมีสาระสำคัญดังนี้

ให้จำเป็นต้องคำนวณเอฟเฟกต์บางอย่างและการคำนวณรวมถึงมวลตัวเองที่ไม่มีที่สิ้นสุด ค่าที่ได้รับจากการคำนวณนั้นไม่มีที่สิ้นสุดและดังนั้นจึงไม่มีความหมายทางกายภาพโดยตรง

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สมเหตุสมผลทางกายภาพ การคำนวณอื่นจะดำเนินการซึ่งมีปัจจัยทั้งหมดอยู่ ยกเว้นปัจจัยของปรากฏการณ์ที่พิจารณา การคำนวณครั้งสุดท้ายยังรวมถึงมวลตนเองที่ไม่สิ้นสุด และนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่สิ้นสุด

การลบออกจากผลลัพธ์อนันต์แรกของค่าที่สองนำไปสู่การยกเลิกร่วมกันของปริมาณอนันต์ที่เกี่ยวข้องกับมวลของมันเอง และปริมาณที่เหลือนั้นมีจำกัด เป็นลักษณะของปรากฏการณ์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา

ด้วยวิธีนี้ เป็นไปได้ที่จะกำจัดมวลตนเองที่ไม่สิ้นสุดและได้ผลลัพธ์ที่สมเหตุสมผลทางกายภาพ ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการทดลอง เทคนิคนี้ใช้ตัวอย่างเช่นในการคำนวณพลังงานของสนามไฟฟ้า"

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ฟิสิกส์ทฤษฎีสมัยใหม่เสนอว่าจะไม่นำตัวแบบไปใช้ในการวิเคราะห์เชิงวิพากษ์หากผลการคำนวณของมันส่งผลให้เกิดค่าที่ไร้ความหมายทางกายภาพโดยตรง แต่หลังจากทำการคำนวณซ้ำแล้วซ้ำเล่า หลังจากได้รับค่าใหม่แล้ว ซึ่งก็ไร้ความหมายเช่นกัน ของความหมายทางกายภาพโดยตรง โดยยกเลิกค่าที่ไม่สะดวกร่วมกันเหล่านี้ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สมเหตุสมผลทางกายภาพซึ่งได้รับการยืนยันโดยการทดลอง

ดังที่ระบุไว้ใน [6] ทฤษฎีคลาสสิกของการนำไฟฟ้ามีความชัดเจนมากและให้การพึ่งพาอาศัยกันอย่างถูกต้องของความหนาแน่นกระแสและปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากความแรงของสนาม อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้นำไปสู่ผลลัพธ์เชิงปริมาณที่ถูกต้อง ความคลาดเคลื่อนหลักระหว่างทฤษฎีและการทดลองมีดังนี้

ตามทฤษฎีนี้ ค่าการนำไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของกำลังสองของประจุอิเล็กตรอนโดยความเข้มข้นของอิเล็กตรอนและโดยเส้นทางว่างเฉลี่ยของอิเล็กตรอนระหว่างการชนกัน และเป็นสัดส่วนผกผันกับผลคูณสองเท่าของมวลอิเล็กตรอน ด้วยความเร็วเฉลี่ยของมัน แต่:

1) เพื่อให้ได้ค่าการนำไฟฟ้าที่ถูกต้องด้วยวิธีนี้ จำเป็นต้องใช้ค่าของเส้นทางว่างเฉลี่ยระหว่างการชนกันมากกว่าระยะทางระหว่างอะตอมในตัวนำหลายพันเท่า เป็นการยากที่จะเข้าใจถึงความเป็นไปได้ของการวิ่งฟรีขนาดใหญ่ภายในกรอบแนวคิดแบบคลาสสิก

2) การทดลองสำหรับการพึ่งพาอุณหภูมิของการนำไฟฟ้านำไปสู่การพึ่งพาตามสัดส่วนผกผันของปริมาณเหล่านี้

แต่ตามทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ ความเร็วเฉลี่ยของอิเล็กตรอนควรเป็นสัดส่วนโดยตรงกับรากที่สองของอุณหภูมิ แต่เป็นไปไม่ได้ที่จะยอมรับการพึ่งพาตามสัดส่วนผกผันของเส้นทางอิสระเฉลี่ยระหว่างการชนกันบนรากที่สอง อุณหภูมิในภาพคลาสสิกของปฏิสัมพันธ์

3) ตามทฤษฎีบทเรื่องความเท่าเทียมกันของพลังงานเหนือระดับความเป็นอิสระ เราควรคาดหวังจากอิเล็กตรอนอิสระที่มีส่วนร่วมอย่างมากต่อความจุความร้อนของตัวนำ ซึ่งไม่ได้สังเกตจากการทดลอง

ดังนั้นบทบัญญัติที่นำเสนอของสิ่งพิมพ์ทางการศึกษาอย่างเป็นทางการจึงเป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์ที่สำคัญของการกำหนดการพิจารณากระแสไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ของประจุไฟฟ้าที่ไม่ต่อเนื่องอย่างแม่นยำโดยที่สภาพแวดล้อมของโลก - อีเธอร์ - ถูกทอดทิ้ง

แต่ตามที่ระบุไว้แล้ว โมเดลนี้ยังคงเป็นโมเดลหลักในโปรแกรมการศึกษาของโรงเรียนและมหาวิทยาลัย เพื่อที่จะพิสูจน์ความมีชีวิตของแบบจำลองกระแสไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้เสนอการตีความควอนตัมของการนำไฟฟ้า [6]:

“มีเพียงทฤษฎีควอนตัมเท่านั้นที่ทำให้สามารถเอาชนะความยากที่ระบุของแนวคิดคลาสสิกได้ ทฤษฎีควอนตัมคำนึงถึงคุณสมบัติของคลื่นของอนุภาคขนาดเล็ก ลักษณะที่สำคัญที่สุดของการเคลื่อนที่ของคลื่นคือความสามารถของคลื่นในการโค้งงอสิ่งกีดขวางเนื่องจากการเลี้ยวเบน

ด้วยเหตุนี้ ระหว่างการเคลื่อนที่ อิเล็กตรอนจึงดูจะโค้งงอไปรอบๆ อะตอมโดยไม่ชนกัน และเส้นทางอิสระของพวกมันอาจมีขนาดใหญ่มาก เนื่องจากอิเล็กตรอนเป็นไปตามสถิติของ Fermi - Dirac มีเพียงเศษเสี้ยวของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้กับระดับ Fermi เท่านั้นที่สามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของความจุความร้อนอิเล็กทรอนิกส์

ดังนั้นความจุความร้อนอิเล็กทรอนิกส์ของตัวนำจึงน้อยมาก การแก้ปัญหาทางกลควอนตัมของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในตัวนำโลหะนำไปสู่การพึ่งพาตามสัดส่วนผกผันของค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะต่ออุณหภูมิตามที่สังเกตได้จริง

ดังนั้นทฤษฎีเชิงปริมาณที่สอดคล้องกันของการนำไฟฟ้าจึงถูกสร้างขึ้นภายในกรอบของกลศาสตร์ควอนตัมเท่านั้น”

หากเรายอมรับความชอบธรรมของคำกล่าวสุดท้าย เราควรตระหนักถึงสัญชาตญาณที่น่าอิจฉาของนักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 ซึ่งไม่ได้ติดอาวุธด้วยทฤษฎีควอนตัมที่สมบูรณ์แบบของการนำไฟฟ้า สามารถสร้างรากฐานของวิศวกรรมไฟฟ้าได้ ซึ่งไม่ใช่ ล้าสมัยโดยพื้นฐานในวันนี้

แต่ในขณะเดียวกัน เมื่อร้อยปีที่แล้ว คำถามมากมายยังไม่ได้รับการแก้ไข (ไม่ต้องพูดถึงคำถามที่สะสมในศตวรรษที่ XX)

และแม้แต่ทฤษฎีของควอนตัมก็ไม่ได้ให้คำตอบที่ชัดเจนแก่พวกเขาอย่างน้อยบางคน เช่น:

1. กระแสไหลอย่างไร: บนพื้นผิวหรือผ่านหน้าตัดทั้งหมดของตัวนำ?
2. ทำไมอิเลคตรอนถึงอยู่ในโลหะ และอิออนอยู่ในอิเล็กโทรไลต์? เหตุใดจึงไม่มีกระแสไฟฟ้ารุ่นเดียวสำหรับโลหะและของเหลว และไม่ใช่รุ่นที่ยอมรับในปัจจุบันเป็นเพียงผลที่ตามมาของกระบวนการทั่วไปที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นสำหรับการเคลื่อนที่ของสสารในท้องถิ่นทั้งหมดที่เรียกว่า "ไฟฟ้า"
3. กลไกของการปรากฎตัวของสนามแม่เหล็กซึ่งแสดงออกในแนวตั้งฉากของเข็มแม่เหล็กที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งสัมพันธ์กับตัวนำที่มีกระแสคืออะไร?
4. มีแบบจำลองของกระแสไฟฟ้าซึ่งแตกต่างจากแบบจำลองการเคลื่อนที่ของ "อิเล็กตรอนอิสระ" ที่เป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน ซึ่งอธิบายความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดของการนำความร้อนและการนำไฟฟ้าในโลหะหรือไม่
5. ถ้าผลคูณของความแรงกระแส (แอมแปร์) และแรงดันไฟ (โวลท์) นั่นคือ ผลคูณของปริมาณไฟฟ้าสองปริมาณ ส่งผลให้มีค่ากำลังไฟฟ้า (วัตต์) ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของระบบการมองเห็นของหน่วยวัด "กิโลกรัม - เมตร - วินาที" แล้วเหตุใดปริมาณไฟฟ้าจึงไม่แสดงเป็นกิโลกรัมเมตรและวินาที?

ในการค้นหาคำตอบของคำถามและคำถามอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง จำเป็นต้องหันไปหาแหล่งข้อมูลหลักเพียงไม่กี่แห่งที่ยังหลงเหลืออยู่

จากการค้นหานี้ ได้มีการระบุถึงแนวโน้มบางประการในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ของไฟฟ้าในศตวรรษที่ 19 ซึ่งไม่ได้ถูกกล่าวถึงในศตวรรษที่ 20 ด้วยเหตุผลที่ไม่ทราบสาเหตุบางประการ แต่บางครั้งก็ทำให้เข้าใจผิดด้วย

ตัวอย่างเช่นในปี 1908 ในหนังสือของ Lacour และ Appel "Historical Physics" คำแปลของวงกลมของผู้ก่อตั้งแม่เหล็กไฟฟ้า Hans-Christian Oersted "การทดลองเกี่ยวกับการกระทำของความขัดแย้งทางไฟฟ้าบนเข็มแม่เหล็ก" ถูกนำเสนอซึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พูดว่า:

ข้อเท็จจริงที่ว่าความขัดแย้งทางไฟฟ้าไม่ได้จำกัดอยู่แค่ลวดนำไฟฟ้าเท่านั้น แต่ดังที่กล่าวไว้ ยังคงแผ่กระจายไปทั่วพื้นที่โดยรอบค่อนข้างชัดเจนจากการสังเกตข้างต้น

จากการสังเกตทำให้สามารถสรุปได้ว่าความขัดแย้งนี้แพร่กระจายเป็นวงกลม เพราะถ้าปราศจากสมมติฐานนี้ ก็ยากที่จะเข้าใจว่าส่วนเดียวกันของลวดเชื่อมที่อยู่ใต้เสาของลูกธนูแม่เหล็กทำให้ลูกธนูหันไปทางทิศตะวันออก ขณะอยู่เหนือเสามันเบี่ยงลูกศรไปทางทิศตะวันตก การเคลื่อนที่แบบวงกลมเกิดขึ้นที่ปลายด้านตรงข้ามของเส้นผ่านศูนย์กลางในทิศทางตรงกันข้าม …

นอกจากนี้ เราต้องคิดว่าการเคลื่อนที่แบบวงกลมซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่แบบแปลนตามตัวนำ ควรให้เส้นคอเคลียหรือเกลียว อย่างไรก็ตาม หากฉันจำไม่ผิด ก็ไม่ได้อธิบายเพิ่มเติมอะไรเกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่สังเกตได้จนถึงตอนนี้”

ในหนังสือนักประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ ป. Belkind ซึ่งอุทิศให้กับ Ampere ระบุว่า "มีการแปลหนังสือเวียน Oersted ใหม่และสมบูรณ์แบบยิ่งขึ้นในหนังสือ: A.-M. Ampere. Electrodynamics. M., 1954, pp. 433-439" สำหรับการเปรียบเทียบ เรานำเสนอส่วนสุดท้ายของข้อความที่ตัดตอนมาเดียวกันทุกประการจากการแปลหนังสือเวียนของ Oersted:

"การเคลื่อนที่แบบหมุนรอบแกน รวมกับการเคลื่อนที่แบบแปลนตามแกนนี้ จำเป็นต้องมีการเคลื่อนที่แบบเกลียว อย่างไรก็ตาม ถ้าผมจำไม่ผิด การเคลื่อนที่แบบเกลียวก็ไม่จำเป็นต้องอธิบายปรากฏการณ์ใดๆ ที่สังเกตได้จนถึงตอนนี้"

เหตุใดนิพจน์ - "ไม่เพิ่มเติมสิ่งใดในคำอธิบาย" (นั่นคือ "มีความชัดเจนในตัวเอง") ถูกแทนที่ด้วยนิพจน์ - "ไม่จำเป็นสำหรับคำอธิบาย" (ในความหมายที่ตรงกันข้าม) ยังคงเป็นปริศนามาจนถึงทุกวันนี้

เป็นไปได้ว่าการศึกษาผลงานจำนวนมากของ Oersted นั้นแม่นยำและการแปลเป็นภาษารัสเซียเป็นเรื่องของอนาคตอันใกล้

"อีเธอร์และไฟฟ้า" - นี่คือวิธีที่นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียผู้โดดเด่น A. G. Stoletov กล่าวถึงสุนทรพจน์ของเขาซึ่งอ่านในปี 2432 ในการประชุมสามัญของ VIII Congress of Naturalists of Russia รายงานนี้ได้รับการตีพิมพ์ในหลายฉบับซึ่งระบุถึงความสำคัญของรายงานนี้ ให้เราหันไปดูบทบัญญัติบางประการของสุนทรพจน์ของ A. G. Stoletov:

“ตัวนำปิด” มีความสำคัญ แต่บทบาทของมันแตกต่างไปจากที่เคยคิดไว้

จำเป็นต้องใช้ตัวนำเป็นตัวดูดซับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า: หากปราศจากตัวนำไฟฟ้าก็จะสร้างสถานะไฟฟ้าสถิต โดยการปรากฏตัวของเขา เขาไม่อนุญาตให้มีความสมดุลดังกล่าว; ดูดซับพลังงานอย่างต่อเนื่องและประมวลผลเป็นรูปแบบอื่น ตัวนำทำให้เกิดกิจกรรมใหม่ของแหล่งกำเนิด (แบตเตอรี่) และรักษาการไหลเข้าของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องซึ่งเราเรียกว่า "กระแส"

ในทางกลับกัน ความจริงแล้ว "ตัวนำ" นั้น ชี้นำและรวบรวมเส้นทางของพลังงานที่เคลื่อนไปตามพื้นผิวของมันเป็นหลัก และในแง่นี้ ส่วนหนึ่งก็ดำเนินชีวิตตามชื่อดั้งเดิมของมัน

บทบาทของลวดนั้นค่อนข้างชวนให้นึกถึงไส้ตะเกียงของตะเกียง: จำเป็นต้องมีไส้ตะเกียง แต่มีแหล่งจ่ายที่ติดไฟได้พลังงานเคมีไม่ได้อยู่ในนั้น แต่อยู่ใกล้ ๆ กลายเป็นสถานที่ทำลายล้างของสารที่ติดไฟได้หลอดไฟดึงหลอดไฟใหม่เข้ามาแทนที่และรักษาการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องและค่อยเป็นค่อยไปของพลังงานเคมีเป็นพลังงานความร้อน …

สำหรับชัยชนะทั้งหมดของวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติ คำว่า "ไฟฟ้า" ที่ลึกลับเป็นคำตำหนิสำหรับเราเป็นเวลานานเกินไป ได้เวลากำจัดมัน ถึงเวลาที่จะอธิบายคำนี้ เพื่อแนะนำในชุดแนวคิดทางกลที่ชัดเจน คำดั้งเดิมอาจยังคงอยู่ แต่ปล่อยให้มันเป็น … สโลแกนที่ชัดเจนของแผนกกลศาสตร์โลกที่กว้างใหญ่ จุดสิ้นสุดของศตวรรษทำให้เราเข้าใกล้เป้าหมายนี้มากขึ้นอย่างรวดเร็ว

คำว่า "อีเธอร์" ได้ช่วยคำว่า "ไฟฟ้า" แล้ว และในไม่ช้าก็จะทำให้ซ้ำซาก"

นักฟิสิกส์ทดลองชาวรัสเซียชื่อ IIBorgman อีกคนหนึ่งในงานของเขา "การเรืองแสงไฟฟ้าที่เหมือนไอพ่นในก๊าซที่หายาก" ตั้งข้อสังเกตว่ามีการเรืองแสงที่สวยงามและน่าสนใจอย่างยิ่งภายในหลอดแก้วอพยพใกล้กับลวดแพลตตินั่มบาง ๆ ที่ตั้งอยู่ตามแกนของหลอดนี้ เมื่อลวดเชื่อมต่อกับขั้วหนึ่งของขดลวด Rumkorff อีกขั้วหนึ่งของหลังจะถูกหดกลับเข้าไปในพื้น และนอกจากนี้ กิ่งด้านข้างที่มีช่องว่างประกายไฟระหว่างทั้งสองขั้ว

ในบทสรุปของงานนี้ IIBorgman เขียนว่าการเรืองแสงในรูปแบบของเกลียวจะสงบมากขึ้นเมื่อช่องว่างประกายไฟในสาขาขนานกับ Rumkorf ขดมีขนาดเล็กมากและเมื่อขั้วที่สองของขดลวด ไม่ได้เชื่อมต่อกับกราวด์

ด้วยเหตุผลบางอย่างที่ไม่ทราบสาเหตุ ผลงานที่นำเสนอของนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงในยุคก่อนยุคไอน์สไตน์จึงถูกทิ้งให้ถูกลืมเลือนไป ในหนังสือเรียนวิชาฟิสิกส์ส่วนใหญ่ ชื่อของ Oersted ถูกกล่าวถึงเป็นสองบรรทัด ซึ่งมักบ่งบอกถึงการค้นพบปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยบังเอิญโดยเขา (แม้ว่าในช่วงแรกๆ ของนักฟิสิกส์ B. I.

ผลงานมากมายของ A. G. Stoletov และ I. I. Borgman ยังคงไม่สมควรที่จะมองข้ามทุกคนที่เรียนฟิสิกส์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งวิศวกรรมไฟฟ้าเชิงทฤษฎี

ในเวลาเดียวกัน แบบจำลองของกระแสไฟฟ้าในรูปแบบของการเคลื่อนไหวคล้ายเกลียวของอีเธอร์บนพื้นผิวตัวนำเป็นผลโดยตรงของงานที่นำเสนอและผลงานของผู้เขียนคนอื่น ๆ ที่ศึกษาไม่ดีซึ่งกำหนดชะตากรรมไว้ล่วงหน้า ความก้าวหน้าของโลกในศตวรรษที่ XX ของทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์และทฤษฎีทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องของการกระจัดของประจุที่ไม่ต่อเนื่องในพื้นที่ว่างโดยสิ้นเชิง พื้นที่

ตามที่ระบุไว้แล้ว "การทำให้เข้าใจง่าย" ของ Einstein ในทฤษฎีกระแสไฟฟ้าให้ผลลัพธ์ที่ตรงกันข้าม แบบจำลองขดลวดของกระแสไฟฟ้าให้คำตอบสำหรับคำถามที่โพสต์ไว้ก่อนหน้านี้ได้มากน้อยเพียงใด

คำถามที่ว่ากระแสไหลอย่างไร: บนพื้นผิวหรือทั่วทั้งส่วนของตัวนำนั้นถูกกำหนดโดยคำจำกัดความ กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่แบบเกลียวของอีเทอร์ตามพื้นผิวของตัวนำ

คำถามเกี่ยวกับการมีอยู่ของตัวพาประจุสองชนิด (อิเล็กตรอน - ในโลหะ, ไอออน - ในอิเล็กโทรไลต์) ก็ถูกลบออกด้วยแบบจำลองเกลียวของกระแสไฟฟ้า

คำอธิบายที่ชัดเจนสำหรับสิ่งนี้คือการสังเกตลำดับวิวัฒนาการของแก๊สบนอิเล็กโทรดดูราลูมิน (หรือเหล็ก) ระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ นอกจากนี้ควรวางอิเล็กโทรดกลับหัวกลับหาง คำถามเกี่ยวกับลำดับวิวัฒนาการของก๊าซในระหว่างการแยกด้วยไฟฟ้านั้นไม่เคยถูกหยิบยกขึ้นมาในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับไฟฟ้าเคมี

ในขณะเดียวกันด้วยตาเปล่ามีการปล่อยก๊าซตามลำดับ (แทนที่จะเป็นพร้อมกัน) จากพื้นผิวของอิเล็กโทรดซึ่งมีขั้นตอนต่อไปนี้:

- การปล่อยออกซิเจนและคลอรีนโดยตรงจากปลายแคโทด

- การปล่อยก๊าซชนิดเดียวกันตามมาด้วยแคโทดทั้งหมดพร้อมกับข้อ 1 ในสองขั้นตอนแรก ไม่มีการสังเกตวิวัฒนาการของไฮโดรเจนที่ขั้วบวก

- วิวัฒนาการของไฮโดรเจนจากปลายขั้วบวกเท่านั้นที่มีความต่อเนื่องของรายการที่ 1, 2;

- วิวัฒนาการของก๊าซจากทุกพื้นผิวของอิเล็กโทรด

เมื่อวงจรไฟฟ้าเปิด วิวัฒนาการของแก๊ส (อิเล็กโทรไลซิส) จะดำเนินต่อไป และค่อยๆ ดับลง เมื่อปลายสายอิสระเชื่อมต่อกัน ความเข้มของการปล่อยก๊าซลดความชื้นจะเปลี่ยนจากแคโทดไปยังแอโนด ความเข้มข้นของวิวัฒนาการไฮโดรเจนค่อยๆ เพิ่มขึ้น และออกซิเจนและคลอรีนลดลง

จากมุมมองของแบบจำลองกระแสไฟฟ้าที่เสนอ จะอธิบายผลกระทบที่สังเกตได้ดังนี้

เนื่องจากการหมุนคงที่ของเกลียวอีเทอร์แบบปิดในทิศทางเดียวตามแคโทดทั้งหมด โมเลกุลของสารละลายที่มีทิศทางการหมุนตรงกันข้ามกับเกลียว (ในกรณีนี้คือออกซิเจนและคลอรีน) จะถูกดึงดูด และโมเลกุลที่มีทิศทางเดียวกันของ การหมุนด้วยเกลียวจะถูกขับไล่

กลไกการเชื่อมต่อที่คล้ายคลึงกัน - โดยเฉพาะอย่างยิ่งการขับไล่ถือเป็นงาน [2] แต่เนื่องจากเกลียวอีเทอร์มีลักษณะปิด ดังนั้นในอิเล็กโทรดอีกขั้วหนึ่ง การหมุนของมันจะมีทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งนำไปสู่การสะสมของโซเดียมบนอิเล็กโทรดนี้และการปล่อยไฮโดรเจน

ความล่าช้าของเวลาที่สังเกตได้ทั้งหมดในวิวัฒนาการของก๊าซนั้นอธิบายโดยความเร็วสุดท้ายของเกลียวอีเทอร์จากอิเล็กโทรดไปยังอิเล็กโทรด และการมีอยู่ของกระบวนการที่จำเป็นในการ "คัดแยก" ของโมเลกุลของสารละลายที่ตั้งอยู่อย่างวุ่นวายในบริเวณใกล้เคียงของอิเล็กโทรดในขณะที่เปลี่ยน บนวงจรไฟฟ้า

เมื่อปิดวงจรไฟฟ้า เกลียวบนอิเล็กโทรดจะทำหน้าที่เป็นเฟืองขับ โดยมุ่งไปรอบ ๆ ตัวมันเองด้วย "เฟือง" ที่ขับเคลื่อนด้วยที่สอดคล้องกันของโมเลกุลของสารละลายซึ่งมีทิศทางการหมุนตรงข้ามกับเกลียว เมื่อโซ่เปิดออก บทบาทของเฟืองขับบางส่วนจะถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลของสารละลาย และกระบวนการวิวัฒนาการของแก๊สก็จะลดลงอย่างราบรื่น

เป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายความต่อเนื่องของอิเล็กโทรไลซิสด้วยวงจรไฟฟ้าเปิดจากมุมมองของทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ การกระจายความเข้มของวิวัฒนาการก๊าซที่อิเล็กโทรดเมื่อเชื่อมต่อปลายอิสระของสายไฟเข้าด้วยกันในระบบปิดของเกลียวอีเทอร์นั้นสอดคล้องกับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมอย่างสมบูรณ์และยืนยันเฉพาะบทบัญญัติที่นำเสนอก่อนหน้านี้เท่านั้น

ดังนั้น ไม่ใช่ไอออนในสารละลายจะเป็นพาหะประจุชนิดที่สอง แต่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลระหว่างอิเล็กโทรลิซิสเป็นผลมาจากทิศทางการหมุนของพวกมันที่สัมพันธ์กับทิศทางการหมุนของเกลียวอีเธอร์บนอิเล็กโทรด

คำถามที่สามเกี่ยวกับกลไกการปรากฎของสนามแม่เหล็กซึ่งแสดงออกในแนวตั้งฉากของเข็มแม่เหล็กที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งสัมพันธ์กับตัวนำที่มีกระแส

เห็นได้ชัดว่าการเคลื่อนที่แบบก้นหอยของอีเทอร์ในตัวกลางอีเทอร์ทำให้เกิดการรบกวนของสื่อนี้ โดยเกือบจะตั้งฉาก (องค์ประกอบการหมุนของเกลียว) ไปยังทิศทางไปข้างหน้าของเกลียว ซึ่งกำหนดทิศทางของลูกศรแม่เหล็กที่มีความละเอียดอ่อนในแนวตั้งฉากกับตัวนำด้วย หมุนเวียน.

แม้แต่ Oersted ยังตั้งข้อสังเกตในบทความของเขาว่า: "หากคุณวางสายเชื่อมต่อเหนือหรือใต้ลูกศรในแนวตั้งฉากกับระนาบของเส้นเมอริเดียนแม่เหล็ก ลูกศรก็จะยังคงอยู่ ยกเว้นกรณีที่เส้นลวดอยู่ใกล้กับขั้ว แต่ใน ในกรณีนี้ เสาจะสูงขึ้นหากกระแสกำเนิดอยู่ทางด้านตะวันตกของเส้นลวด และตกลงมาหากอยู่ทางด้านตะวันออก"

สำหรับความร้อนของตัวนำภายใต้การกระทำของกระแสไฟฟ้าและความต้านทานไฟฟ้าเฉพาะที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับมัน แบบจำลองเกลียวช่วยให้เราอธิบายคำตอบของคำถามนี้ได้อย่างชัดเจน: ยิ่งเกลียวหมุนต่อหน่วยความยาวของตัวนำมากเท่าใด อีเธอร์จะต้องถูก "สูบ" ผ่านตัวนำนี้ นั่นคือ ยิ่งความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะและอุณหภูมิความร้อนสูงขึ้น ซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยังช่วยให้พิจารณาปรากฏการณ์ทางความร้อนใดๆ อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นในท้องถิ่นของอีเธอร์เดียวกัน

จากทั้งหมดข้างต้น การตีความทางกายภาพด้วยสายตาของปริมาณไฟฟ้าที่ทราบมีดังนี้

• คืออัตราส่วนของมวลของเกลียวอีเทอร์กับความยาวของตัวนำที่กำหนด จากนั้นตามกฎของโอห์ม:
• คืออัตราส่วนของมวลของเกลียวอีเทอร์กับพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ เนื่องจากความต้านทานเป็นอัตราส่วนของแรงดันต่อความแรงของกระแส และผลิตภัณฑ์ของแรงดันและความแรงของกระแสสามารถตีความได้ว่าเป็นกำลังของกระแสอีเทอร์ (ในส่วนของวงจร) ดังนั้น:
• - นี่คือผลคูณของกำลังของกระแสอีเทอร์โดยความหนาแน่นของอีเทอร์ในตัวนำและความยาวของตัวนำ
• - นี่คืออัตราส่วนของกำลังของกระแสอีเทอร์ต่อผลคูณของความหนาแน่นของอีเทอร์ในตัวนำตามความยาวของตัวนำที่กำหนด

ปริมาณไฟฟ้าที่ทราบอื่น ๆ ถูกกำหนดในทำนองเดียวกัน

โดยสรุป มีความจำเป็นต้องชี้ให้เห็นความจำเป็นเร่งด่วนในการตั้งค่าการทดลองสามประเภท:

1) การสังเกตตัวนำด้วยกระแสไฟฟ้าภายใต้กล้องจุลทรรศน์ (ความต่อเนื่องและการพัฒนาการทดลองโดย I. I. Borgman);

2) การสร้างโดยใช้ goniometers ความแม่นยำสูงที่ทันสมัยมุมที่แท้จริงของการโก่งตัวของเข็มแม่เหล็กสำหรับตัวนำที่ทำจากโลหะต่าง ๆ ด้วยความแม่นยำของเศษเสี้ยววินาที มีเหตุผลทุกประการที่จะเชื่อว่าสำหรับโลหะที่มีความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะต่ำกว่า เข็มแม่เหล็กจะเบี่ยงเบนไปจากแนวตั้งฉากมากขึ้น

3) การเปรียบเทียบมวลของตัวนำกับกระแสกับมวลของตัวนำเดียวกันที่ไม่มีกระแส เอฟเฟกต์ Bifeld - Brown [5] บ่งชี้ว่ามวลของตัวนำตัวนำกระแสไฟจะต้องมากกว่า

โดยทั่วไป การเคลื่อนที่แบบก้นหอยของอีเทอร์ในรูปแบบกระแสไฟฟ้าช่วยให้เราเข้าใกล้คำอธิบายของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าที่ไม่เพียงเท่านั้น เช่น "ตัวนำยิ่งยวด" ของวิศวกร Avramenko [4] ซึ่งทำการทดลองซ้ำหลายครั้ง ของ Nikola Tesla ที่มีชื่อเสียง แต่ยังรวมถึงกระบวนการที่คลุมเครือเช่น Dowsing Effect พลังงานชีวภาพของมนุษย์และอื่น ๆ อีกมากมาย

แบบจำลองรูปเกลียวที่มองเห็นสามารถมีบทบาทพิเศษในการศึกษากระบวนการไฟฟ้าช็อตที่คุกคามชีวิตต่อบุคคล

เวลาของ "การทำให้เข้าใจง่าย" ของ Einstein ได้ผ่านไปแล้ว ยุคการศึกษาตัวกลางก๊าซของโลก - ETHER กำลังจะมา

วรรณกรรม:

1. Atsukovsky V. A. วัตถุนิยมและสัมพัทธภาพ. - M., Energoatomizdat, 1992.-- 190p. (หน้า 28, 29).
2. Atsukovsky V. A. ไดนามิกอีเทอร์ทั่วไป - ม., Energoatomizdat,. 1990.-- 280. (หน้า 92, 93).
3. Veselovsky O. I., Shneiberg Ya. A. บทความเกี่ยวกับประวัติของวิศวกรรมไฟฟ้า - ม., MPEI, 1993.-- 252p. (Pp. 97, 98).
4. Zaev N. E. "ตัวนำยิ่งยวด" ของวิศวกร Avramenko.. - เทคโนโลยีของเยาวชน, 1991, №1, P.3-4
5. Kuzovkin A. S., Nepomnyashchy N. M. เกิดอะไรขึ้นกับเรือพิฆาต Eldridge - ม.ความรู้ 2534.-- 67p. (37, 38, 39).
6. Matveev A. N. ไฟฟ้าและแม่เหล็ก - ม., ม.ปลาย, 2526.-- 350s. (หน้า 16, 17, 213).
7. Piryazev I. A. การเคลื่อนที่แบบเกลียวของอีเทอร์ในรูปของกระแสไฟฟ้า วัสดุของการประชุมทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติระหว่างประเทศ "การวิเคราะห์ระบบในช่วงเปลี่ยนสหัสวรรษ: ทฤษฎีและการปฏิบัติ - 1999" - ม., IPU RAN, 1999.-- 270p. (Pp. 160-162).