Экспериментальное исследование.

 

Новая энергетика.

Целью экспериментального исследования, проведенного автором, было подтверждение на опытах доступности в практике зависимости (8а) для магнитной характеристики электромагнита и, соответственно, правомерности применения полученной спрямленной формулы (9), гармонирующей с новой энергетикой.

Схема экспериментов по определению силы Fэ притяжения толстолистового якоря электромагнитом с массивным магнитопроводом приведена в Приложении 2. Отрывающая сила Fо измерялась лабораторным пружинным динамометром с пределом измерений 4Н и ценой деления 0,1Н. Отрывающая сила Fо в опытах состояла из двух слагаемых: постоянная сила Fп, необходимая для приподнимания якоря (на который действует сила тяжести) даже при отключенном электромагните, причем сила Fп была измерена при отключенном электромагните как до, так и после всех испытаний, и имела одно и то же значение; (плюс) магнитная сила Fм, по заданным плечам рычага якоря прямо пропорциональная искомой силе Fэ, т.е. исследуемой силе притяжения якоря электромагнитом. Поэтому для простоты, представленные далее результаты экспериментов содержат только значения силы Fм, найденные путем вычитания из значений Fо постоянной составляющей в виде значения Fп.

В опытах с постоянным током обмотка электромагнита с числом w₀ витков эмалированного провода Æ1мм имела сопротивление R=4,3 Ом, которое оставалось температурно неизменным вследствие малости токов, см. табл.4. Обмотка возбуждения была подключена к источнику питания, способному давать постоянный ток до 3А при максимальном задаваемом напряжении 12В с точностью ±0,01В. Результаты экспериментов даны в табл.4.

В опытах с переменным током та же обмотка была подключена к выходу сетевого регулируемого автотрансформатора. Действующее значение напряжения, подаваемого на электромагнит, измерялось вольтметром. Действующее значение тока через электромагнит измерялось амперметром. Результаты экспериментов даны в табл.5. Из сравнения таблиц видно, что как и должно быть, для протекания тока конкретной величины требуется намного большее переменное напряжение по сравнению с постоянным напряжением питания. Эквивалентно, наблюдается повышенное комплексное электрическое сопротивление электромагнита переменного тока, рассчитанное по обобщенному закону Ома на основании данных табл.5. Его величина при малом напряжении составляет 36,4 Ом и с ростом напряжения незначительно снижается (на 7,5% при наибольшем напряжении), т.е. комплексное электрическое сопротивление можно принимать практически стабильным.

 

Таблица 4. Постоянный ток.                                 Таблица 5. Переменный ток.

U, B	I,±0,003 A	Fм,±0,1 H		U, ± 0,1 B	I,±0,005 A	Fм,±0,1 H
0,10	0,023	0,6		2,0	0,055	0,7
				3,2	0,090	1,0
0,20	0,047	1,2		4,2	0,115	1,2
				5,1	0,145	1,6
0,30	0,070	1,9		6,3	0,185	2,0
				8,0	0,220	2,4
0,40	0,093	2,6		8,3	0,245	2,7
0,50	0,116	3,4		10,1	0,300	3,4

 

 

На основании таблиц 4 и 5 построены графики зависимости силы Fм от величины тока I, см. рис.2. Чёрными точками выделены данные для постоянного тока с размерами погрешностей, белыми кружками - данные для переменного тока также с размерами погрешностей. Через точки и кружки на рис.2 проведены сплошные линии аппроксимирующих прямых.

Из экспериментальных результатов нельзя не заметить, что каждому значению силы Fм отвечают несовпадающие - значение постоянного тока и действующее значение переменного тока, хотя это именно действующее значение. Примечательно, что последнее больше первого с постоянным коэффициентом пропорциональности. Причина требования для той же величины силы Fм намного большего переменного тока относительно постоянного тока лежит в способе измерения самой силы. После включения электромагнита с прижатым якорем, внешний захват динамометра внешней силой перемещается вверх, см. рисунок Приложения 2. Пружина динамометра остается растянутой (т.е. упруго напряженной) вплоть до момента отрыва якоря от электромагнита. Таким образом перед отрывом якоря, отрывающая сила пружины действует непрерывно, тогда как мгновенные значения переменного тока и соответственно мгновенные значения силы Fэ притяжения якоря электромагнитом на частоте 50 Гц периодически обращаются в ноль. Поэтому при одинаковом измеряемом значении переменного и постоянного тока якорь легче отрывается при переменном токе, чем при постоянном токе – на рис.2 прямая силы Fм для переменного тока располагается ниже прямой для постоянного тока. При использовании другой схемы измерения силы притяжения якоря электромагнитом (с опорой якоря на неподвижный малодеформируемый силоизмерительный элемент, например, электронных весов) действующие значения переменного тока и постоянного тока совершенно одинаково проявляют себя в отношении подъемной силы электромагнита. Этот привычный результат также наблюдался автором экспериментально.

Основное же внимание необходимо сосредоточить на анализе каждой зависимости на рис.2 индивидуально. Более непосредственная – экспериментальная зависимость Fм(I) для постоянного тока. Что и требовалось доказать опытным путем – эта зависимость является линейной в подтверждение формулы (9) новой энергетики. Соответственно, в конструкции испытанного электромагнита реализовалась кривая намагничивания В(Н) магнитной цепи электромагнита, совпадающая с магнитной характеристикой (8а). И всё же при детальном рассмотрении рис.2 можно подметить небольшой загиб вверх экспериментальных зависимостей Fм(I), который говорит лишь о не совсем оптимальном подборе ферромагнитного материала и толщины толстолистового якоря, притягивающегося к массивному магнитопроводу из электротехнической стали в исследованном электромагните.

Главное, данный загиб не имеет ничего общего и не идет ни в какое сравнение с зависимостями Fм ~ I², предписываемыми формулой (7) старой энергетики. Для наглядности на рис.2 построены кривые квадратичной зависимости силы Fм от тока I обмотки. Расчет каждой кривой (пунктирные линии) основывался на следующем: пусть есть одна точно измеренная точка 1 (или точка 2); тогда через нее пройдет единственная кривая Fм=kI², где коэффициент k находится из координат точки 1 (или точки 2). Вместо точки 1 (или точки 2) можно взять любую другую точку из соответствующего графика на рис.2. Расчетные параболы Fм~I² каждый раз будут разные. Но экспериментально полученные графики никогда не впишутся в зависимость (7) старой энергетики, и наоборот, экспериментальные спрямленные графики подтверждают зависимость (9) новой энергетики. Тем самым, доказана реалистичность однозначной линейной зависимости Fм~I подъемной силы электромагнита от величины тока обмотки возбуждения как для постоянного тока, так и для переменного тока питания электромагнита.

 

Старая энергетика, выдвигая формулу (7) для электромагнита вообще (как она думала, а на самом деле только для соответствующего электромагнита), помимо прочего следовала формальной логике закона сохранения энергии: уменьшение тока в 2 раза происходит при уменьшении в 2 раза напряжения, подаваемого на неизменную катушку электромагнита – то есть, потребляемая мощность падает в 4 раза; по закону сохранения энергии (уместному для соответствующего электромагнита, а не везде) также в 4 раза должен уменьшиться полезный эффект – в 4 раза должна уменьшиться сила Fэ электромагнита. Зависимость (7) автоматически обеспечивает получение подобного результата, т.е. намертво связывает магнитную силу Fэ с потребляемой электрической мощностью Р=UI. Такая жесткая связь действительно характерна, но лишь для соответствующего электромагнита, а её распространение на абсолютно все электромагниты, подразумеваемое старой энергетикой в беспрекословное исполнение закона сохранения энергии, является заблуждением старой энергетики.

Запишем КПД электромеханического устройства или непосредственно типичной силы, как отношение выходной механической мощности N (в новой энергетике формула (2) из Примера 2), демонстрируемой устройством или силой, к входной электрической мощности Р, потребляемой творцом силы от внешнего источника питания, при продуцировании силы (в нашем контексте, это магнитная сила Fэ):

К = N / P = F / Р = Fэ / P.                                                                                                     (10)

Старая энергетика обязана согласиться и с такой трактовкой КПД, несмотря на не её запись механической мощности, ведь формула (10) не противоречит старой энергетике в её вотчине, когда в предыдущем абзаце не меняется КПД соответствующего электромагнита. Более того, для электромагнита старо энергетические выражения механической мощности или работы в формуле КПД ведут наоборот к неразберихе в старой энергетике.

Вот иллюстрация. Пусть электромагнит с зависимостью (7) потребляет мощность Pо=UоIо и за время t₀ притягивает до контакта якорь, который сначала был на удалении очень малого воздушного зазора d от наконечников электромагнита. При совершении работы по перемещению якоря КПД электромагнита был: K = Fэo d / (Po t₀) = Ко. В повторном опыте, если питать электромагнит половинным током при мощности Pо/4, то сила будет Fэо/4. При меньшей силе тот же якорь будет двигаться с вчетверо меньшим ускорением и тот же путь d пройдет за время 2t₀. Здесь КПД электромагнита будет:

K = 0,25 Fэo d / (0,25 Po 2 t₀) = Ко / 2, что даст и расчет по мощностям. Этот результат явно конфликтует с предыдущей правильной позицией старой энергетики о соблюдении закона сохранения энергии в электромагните зависимости (7) и о постоянстве его КПД. Новая же энергетика внутренне не противоречива и в данной задаче. Про КПД через мощности по формуле (10) всё сказано ранее. Такой же логичный ответ для электромагнита с зависимостью (7) при изменении тока и магнитной силы получается после анализа КПД через работу силы и суммарную электрическую энергию. В последних формулах для К вместо d будут стоять по равенству (1) новой энергетики, соответственно, величина t₀ и величина 2t₀, так что значение КПД действительно будет неизменным в рассмотренных обстоятельствах.

Достаточное внимание уделено частному электромагниту с зависимостью (7). Не меньшего внимания заслуживает одна из основных его альтернатив, а именно, электромагнит со специфической магнитной характеристикой (8а). Он имеет особенности и с энергетической точки зрения. В случае аналогичного вышеприведенному уменьшения тока в 2 раза, а электрической мощности в 4 раза - по новой энергетике и зависимости (9) из Примера 9 и Экспериментального исследования - сила конкретного электромагнита уменьшается только в 2 раза, см. также данные таблиц 4 и 5. По формуле (10) тогда КПД конкретного электромагнита объективно сразу возрастает в 2 раза без всяких изменений в конструкции самого электромагнита, и разумеется, наоборот падает при увеличении тока. Подобное недоступно в электромагните зависимости (7). Помимо этого, управлять и главное улучшать КПД электромагнита можно посредством уменьшения удельного сопротивления проводов обмотки на постоянном токе и другими мерами для постоянного и переменного токов. Последнее уже относится даже и к электромагниту зависимости (7).

Подобные достоверные энергетические "чудеса" не представляют ничего сверхъестественного в новой энергетике. Несмотря на их формальную парадоксальность, они отражают материальный мир таким, каким он объективно существует. Например, в каждом акте взаимодействия сила тяжести на Земле имеет КПД, по формуле (10) точно равный бесконечности: ненулевая величина силы тяжести наблюдается при нулевой мощности каких бы то ни было затрат энергии. В такой ситуации, Вечный двигатель первого рода, тождественный устройству с КПД>1, имеет научно обоснованное право на существование.

Повсеместная неразрывная связь магнитной силы с потребляемой электрической мощностью электромагнита (если верить посылам старой энергетики и закону сохранения энергии) означала бы также следующее. Во время питания электромагнита постоянным током фиксированная подъемная сила наблюдается при строго определенной, значительной отдаваемой мощности электрического источника питания - она же активная электрическая мощность электромагнита - она же мощность тепловыделения в активном электрическом сопротивлении проводов обмотки электромагнита. Далее в Примере 10 показано, что на самом деле фиксированная подъемная сила Fо никак не связана с упомянутыми мощностями, т.е. она может быть получена при нулевой электрической мощности.

 

 

Пример 10.

Имеется электромагнит постоянного тока, состоящий из неизменного магнитопровода с неизменным якорем почти без зазора, и из хорошей (по энергетическим КПД параметрам) катушки возбуждения, см. верхний рисунок Приложения 3. Пусть на эту катушку (с количеством витков w₀ и активным сопротивлением Rо) подано напряжение Uо, при котором: через катушку течет постоянный ток Iо=Uо/Rо; в магнитной цепи имеют место магнитный поток Фо, магнитная индукция Во и общая напряженность магнитного поля Но, определяемая числом «ампер-витков» (I w)₀ =Iо w₀, в целом которое, забегая вперед скажем, мы не будем менять далее, т.е. будем оставаться в одной точке магнитной характеристики В(Н) электромагнита, поэтому вид магнитной характеристики (или спрямленная или квадратно корневая (8а) кривая намагничивания) – абсолютно не важен, но для конкретности остановимся специально на энергетически консервативной спрямленной магнитной характеристике, обеспечивающей (при заданном количестве витков и при варьируемом токе) известную зависимость (7), обласканную старой энергетикой, обреченной и здесь на поражение; подъемная сила Fо электромагнита немного превышает вес якоря (mg), так чтобы якорь не падал вниз, см. Приложение 3. В поставленных условиях электрическая мощность равна: P = U I = Uо Iо = Pо.

Новая энергетика.

Теперь кое-что поменяем в обмотке возбуждения описанного электромагнита на постоянном типе тока. Сначала увеличим в 2 раза число катушек: с одной до двух (см. нижний рисунок Приложения 3), т.е. к w₀ виткам добавим столько же w₀ витков при последовательном соединении с сохранением направления намотки и получим количество витков 2w₀. Полное активное сопротивление обмотки станет равным 2Rо. Не меняя напряжение Uо питания увидим, что по катушкам будет протекать ток Iо/2, а число «ампер-витков» будет равно:

(I w) = 0,5 Iо 2 w₀ = Iо w₀ = (I w)₀ прежней величине, что приведет к значениям Но, Во, Фо и главное к значению Fо, наблюдавшимся ранее в базовом состоянии электромагнита. При этом, что особенно важно, электрическая мощность:

P = U I = Uо Iо/2 = Pо/2 на нижнем рисунке Приложения 3 уменьшается в 2 раза по сравнению с верхним рисунком Приложения 3. По аналогии, дополнительное наращивание числа катушек будет вызывать неуклонное уменьшение электрической мощности, отдаваемой источником, при сохранении фиксированных значений Фо и Fо, т.е. будет сопровождаться неуклонным повышением КПД электромагнита по соответствующей формуле (10).

Техническое решение с увеличением числа катушек на неизменном магнитопроводе дает наглядный результат в виде независимости имеющегося магнитного поля потока Фо и подъемной силы Fо от подводимой электрической мощности для электромагнита под постоянным во всех смыслах напряжением. Но это решение уязвимо со стороны формальной критики, которая может исходить от старой энергетики. Старая энергетика изворотливо может сказать, что наибольшее оптимальное число катушек (или наибольшее оптимальное общее количество витков) как раз лишь приближает физический КПД электромагнита к единице снизу, а математическое значение КПД электромагнита - если и получается по расчетам намного больше единицы, то вызвано это просто обнаруженным вдруг местным несоответствием систем измерения механических и электрических величин (хотя общепринятые сейчас системы измерения специально были подобраны, с тем чтобы величины КПД всех известных до сих пор лучших непрерывных преобразователей энергии были близки к единице, но не превышали единицы). Тогда действительно к примеру, дополнительное удвоение наибольшего оптимального количества витков невозможно из-за постоянства размеров магнитопровода в электромагните и из-за чрезмерного рассеяния магнитного поля элементарных отрезков длин витков большого радиуса (когда витки большого радиуса энергетически невыгодны), т.е. невозможно следующее снижение вдвое электрической мощности Р=UoI при сохранении фиксированной подъемной силы Fо и магнитного потока Фо в электромагните.

Ответим на эту формальную критику. Во-первых, например в табл.4 приведены результаты измерений не для случая наибольшего оптимального общего количества витков (случая с наилучшими энергетическими показателями), а для случая очень малого общего количества витков (случая с "плохими" энергетическими показателями), который по размерам катушки правдоподобно отображен в Приложении 2 и на верхнем рисунке Приложения 3. Подстановка же данных табл.4 в формулу (10) уже дает оценку порядка К»100, а ведь это "плохие" КПД, учитывая возможность многократной дополнительной намотки витков вдоль магнитопровода электромагнита. Отмеченный факт является одним из целого ряда доказательств в новой энергетике того, что в материальном мире - поддержание магнитного потока происходит задаром изначально для движущихся зарядов, здесь образующих контурные токи обмотки возбуждения электромагнита, см. также пункт п.4.3 Формулы открытия. А старая энергетика считает, что существование магнитного потока (непрерывное излучение электромагнитной энергии в пространстве) непосредственно связано с расходом кинетической энергии зарядов и электроэнергии источника питания.

Во-вторых, вопреки только что сказанному, на верхнем рисунке Приложения 3 станем подразумевать под w₀ наибольшее оптимальное общее количество витков, когда переход к нижнему рисунку осуществить не удастся, и по старой энергетике дальнейшее увеличение КПД электромагнита вроде бы невозможно. В оговоренных условиях вправду нельзя увеличить число катушек, но можно поступить иначе. При сохранении количества w₀ витков и их геометрии будем уменьшать величину удельного электрического сопротивления проводов подбором соответствующих материалов, вплоть до сверхпроводящего состояния. Тогда значение R устремится к нулю, и для протекания тока Iо потребуется напряжение U<<Uо. Опять получим фиксированные Фо и Fо при еще многократно уменьшившейся электрической мощности Р = U Io. Снова КПД электромагнита возрастет многократно. В сверхпроводящем состоянии обмотки напряжение источника питания будет нулевым, но источнику всё же придется отдавать постоянный ток Io по электрической схеме Приложения 3. Даже от этого можно освободить источник питания и разгрузить его полностью, если обмотку с током Io началом и концом замкнуть саму на себя с образованием замкнутого сверхпроводящего контура постоянного тока Io, и окончательно отсоединить обмотку от источника питания, не боясь за сохранность тока Io обмотки электромагнита (см. пояснения после рисунков в Приложении 3). В охвате новой энергетики получится абсолютно задарная и управляемая сила – магнитная сила притяжения якоря электромагнитом.

В общем и целом, очевидную тенденцию: Р ® 0 и К ® ¥ при Фо=const и Fo=CONST – старая энергетика опровергнуть не может.

 

Естественный граничный предел найденной тенденции демонстрирует обычный постоянный магнит. Он обладает немалым магнитным потоком и ненулевой подъемной силой для ферромагнитных предметов, при этом не имея никаких электротехнических устройств и не расходуя какую бы то ни было энергию (Р=0). Поэтому КПД постоянного магнита независимо от вида формулы точно равен бесконечности, причем время действия подъемной силы постоянного магнита в нормальных условиях не ограничено.

В свете новой энергетики, постоянный магнит дополнительно доказывает, что наличиствующее движение электрического заряда (электрона) задаром создает магнитное поле, т.е. существование магнитного поля не сопровождается уменьшением кинетической энергии заряда (электрона), который если и замедляется где-то, то по совершенно другим причинам от внешних воздействий. Когда электрон перемещается по орбите вокруг ядра атома и обеспечивает соответствующий магнитный поток, электрон движется свободно без внешних тормозящих факторов (потому что электрон движется в объективно существующем газоподобном электромагнитном эфире, обладающем нулевой вязкостью и состоящем из самых мелких в Природе эфирных частиц, которые как целые тела находятся в состоянии покоя обычно и имеют чисто нулевую массу, но несмотря на это являются абсолютно материальными частицами, формирующими электромагнитные поля и волны). Благодаря такому свободному движению и остаются постоянными орбитальные токи электронов в атомах при вечности магнитных потоков (а в проводниках макроскопический ток растворенных электронов, то и дело натыкающихся на атомы, связан с работой стороннего источника электропитания единственно по преодолению сопротивления электрической цепи напряжением и отдаванию электрического тока).

Парадоксальность в старой энергетике вечности магнитного потока постоянного магнита и исходно вечности магнитного потока от конкретного электрона в отдельном атоме – формалисты попытались убрать с помощью очередной фантазии и самообмана в лице “спина” (магнитного момента от собственного вращения электрона вокруг своего центра массы). Но если есть закон сохранения энергии, то при производстве магнитного поля вращение электрона-волчка всё равно должно замедляться со временем, и “спин” должен уменьшиться до нуля и исчезнуть. Нельзя не видеть, что в старой энергетике данный энергетический парадокс остается непреодолимым. Но дело не только в этом. Суть очередного научного преступления формалистов-идеалистиков в том, что они в очередной раз сами ушли (хотя давно уже было предостаточно и других предзнаменований для формулирования ими самими новой энергетики) и заставили прочих уйти от осмысленной объективной реальности, которая в обсуждаемом явлении свидетельствует: магнитное поле возникает единственно при линейном движении электрического заряда (электрона) по траектории, размеры которой много больше собственных размеров заряда (электрона); это универсальный механизм, другого нет в Природе зарядного магнетизма. Дальнейшее углубление в соответствующие разделы общей физики здесь не целесообразно.

Рассмотренный Пример 10 показывает, что подъемная сила магнитов не находится в прямой связи с расходами энергии. Данный факт еще раз подтверждает порочность методологии старой энергетики, но органично вписывается в новую энергетику.

Заканчивая тему постоянного магнита, оценим возможности его применения в проектах Вечного двигателя первого рода (ВДПР). Постоянный магнит действует аналогично силе тяжести Земли: его подъемная сила является задарной силой, причем всегда готовой к перемещениям тел. При этом значительная подъемная сила присуща постоянным магнитам очень компактных габаритов, чего не скажешь о Земле для силы тяжести. К тому же, постоянные магниты могут не только притягивать предметы (притягивать и удерживать ферромагнитные детали, в том числе обратные постоянные магниты), но также и отталкиваться друг от друга одноименными полюсами (в отличие от единственной направленности силы тяжести). Благодаря этим достоинствам постоянные магниты часто используются в проектах ВДПР. Но у силы тяжести и у постоянных магнитов почти один и тот же недостаток – силу тяжести вообще нельзя отключить, а подъемную силу постоянного магнита, если и можно ослабить не повреждая сам магнит, то это сопряжено с большими затратами энергии или техническими сложностями. Разнообразные попытки управления постоянными магнитами (магнитные экраны и др.) в соответствующих проектах ВДПР – не учитывают многого и не реализуемы на практике.

В свою очередь, электромагнит можно включать и выключать. Тогда имеют место переходные процессы, которые отличаются от установившегося режима с постоянным током, рассматривавшегося в Примере 10. Непосредственный анализ переходных процессов включения на постоянное напряжение и выключения электромагнита мы опустим, а перейдем сразу к анализу работы электромагнита, питаемого переменным током заданной частоты, на его установившемся режиме (в перечисленных случаях наблюдаются абсолютно одинаковые закономерности).

 

 

Пример 11.

 

Имеется электромагнит переменного тока, состоящий из неизменного массивного магнитопровода с толстолистовым якорем и из хорошей (по энергетическим показателям) катушки возбуждения, см. левые рисунки в Приложении 4. Пока не будем придавать значения форме действующей в электромагните зависимости подъемной силы от величины тока (формулы (7) и (7в) или формулы (9) и (8) соответственно), помня лишь о сходном постоянстве комплексного электрического сопротивления Х_L электромагнита, постоянстве идеальном при спрямленной магнитной характеристике магнитной цепи. Уже был изучен ранее вариант подведения к неизменной катушке электромагнита различных действующих значений переменного напряжения, см. Экспериментальное исследование для электромагнита зависимости (9) новой энергетики (а для электромагнита зависимости (7) будет адекватный ей результат).

В текущем Примере 11 начальным делом исследуем энергетические последствия конструктивных изменений любого из фигурирующих электромагнитов, а именно изменений, аналогичных испробованным в Примере 10, взяв для сравнения за базовые параметры - параметры на левых рисунках Приложения 4. Первое изменение. Уменьшим величину удельного электрического сопротивления материала проводов катушки до сверхпроводящего состояния. Это всего на несколько процентов снизит величину комплексного электрического сопротивления электромагнита по отношению к базовой величине Х_Lо, потому что обычное ненулевое активное сопротивление катушки много меньше суммы двух других составляющих (реактивной и особой активной гистерезисной) сопротивления Х_Lо. Соответственно, при полном занулении активного сопротивления катушки - мало заметно по сравнению с Ро уменьшится электрическая мощность, потребляемая электромагнитом при сохранении фиксированной подъемной силы Fо. Таким образом, первое изменение кардинально не повышает КПД электромагнита на переменном токе, в отличие от электромагнита на постоянном токе из Примера 10.

Второе изменение. На неизменном магнитопроводе к имеющейся катушке с количеством витков w₀ добавим такую же катушку, и электрически соединим их последовательно согласованно. Две катушки магнитно связаны, поэтому увеличение общего количества витков в 2 раза сопровождается квадратичным увеличением (в 4 раза) величины индуктивности и комплексного электрического сопротивления электромагнита. Для сохранения числа «ампер-витков» (а значит - фиксированных магнитного потока Фо и подъемной силы Fо электромагнита) необходимо поднять напряжение в 2 раза, чтобы ток был равен I=Iо/2. В этом случае потребляемая мощность совпадает с базовой: P=UI= 2 Uо Iо/2 = UоIо = Pо. Как видим, второе конструктивное изменение также не повышает КПД электромагнита переменного тока. Более того, из практической электротехники известно, что увеличение числа витков приводит даже к некоторому уменьшению КПД устройств на переменном токе.

Старая энергетика использует перечисленные факты в качестве основного прикладного аргумента в свою пользу. Подобные факты дали старой энергетике основания для утверждения: если создан, например, двигатель переменного тока с КПД близким к единице, то достигнуто это было путем минимизации всех потерь, и уже нельзя заметно увеличить КПД, т.е. нельзя сделать КПД>1. Покажем ошибочность и этого утверждения старой энергетики.

Больше не будем ничего менять в электромагните переменного тока, имеющем КПД примерно единица, и на неизменном магнитопроводе оставим основную катушку возбуждения с количеством витков w₀, см. левые рисунки Приложения 4. Но зато сделаем вот что. Возьмем точно такие же два электромагнита, установим их рядом друг с другом, а катушки двух электромагнитов соединим последовательно, как изображено на правом нижнем рисунке Приложения 4. Комплексные электрические сопротивления обоих электромагнитов одинаковые и просто суммируются. При базовом напряжении Uо питания в электрической цепи будет протекать переменный ток с действующим значением I=Iо/2. Отсюда, потребляемая мощность Р станет в 2 раза меньше базовой: P = Uо Iо/2 = Pо/2. Определим теперь общую подъемную силу двух электромагнитов. Здесь уже нам понадобится детализация в свойствах электромагнитов.

Зависимость (7)¸(7в) и старая энергетика.

Если для электромагнитов характерна зависимость (7), то её и применяем к каждому электромагниту переменного тока: при уменьшении тока в 2 раза - в 4 раза уменьшается сила каждогоэлектромагнита. В сумме две силы составляют значение: åF = Fо/2, которое получается и по зависимости (7в).

Т.к. потребляемая мощность также упала в 2 раза, то по формуле (10) КПД целого электромагнитного устройства не изменился и остался равным единице. Выше уже говорилось о том, что зависимость (7) в тривиальных случаях заведомо обеспечивает такой результат, благоприятный для старой энергетики. Но на самом деле и при зависимости (7) дает сбои закон сохранения энергии, не соответствующий по большому счету реальностям материального мира.

Зависимость (7) и новая энергетика.

В каждом из двух электромагнитов «ампер-витки» уменьшились в 2 раза, также в 2 раза вследствие спрямленной “кривой” намагничивания В(Н) уменьшились магнитные потоки. В сумме они составляют базовую величинуФо магнитного потока при действующем значении переменного тока. Этот вывод получен на основании объективных эмпирических закономерностей электротехники, и он (с учетом половинной от базовой электрической мощности) доказывает следующее свойство материального мира: не только постоянный, но и переменный магнитный поток можно создавать задаром или почти задаром путем наращивания количества (в данном случае) электромагнитов. Это же остается характерным для переменного магнитного потока в дальнейших примерах электромагнитов.

Не безнадежная ситуация при зависимости (7) и для подъемной силы и для КПД электромагнита переменного тока в особом конструктивном исполнении. Соберем магнитную цепь с тремя базовыми катушками возбуждения по одной в каждой из трех стандартных магнитных ветвей по схеме правого верхнего рисунка в Приложении 4. Взаимное потокосцепление трех катушек по-прежнему отсутствует, поэтому полное комплексное электрическое сопротивление электромагнита равно 3X_Lo. При базовом напряжении Uo в последовательной электрической цепи течет ток Io/3, и электрическая мощность относительно базовой втрое уменьшается: P=UoIo/3=Po/3. Подобно предыдущему абзацу каждая из трех катушек создает магнитный поток Фо/3. Но здесь принципиально, что суммарный поток: Ф=Фо/3+Фо/3+Фо/3=Фо базовой величины проходит через единственную стандартную пару наконечников электромагнита, как и в базовом опыте на левом верхнем рисунке Приложения 4. Т.е. наконечники и якорь электромагнита остаются в базовой точке магнитной характеристики, и даже не нужна зависимость (7) для получения конечного результата: в электромагните на правом верхнем рисунке Приложения 4 сохраняется базовая индукция Во магнитного поля в ничтожном воздушном зазоре между якорем; по общей формуле (7а) сохраняется базовая подъемная сила Fo электромагнита.

В итоге принимая во внимание трехкратное падение электрической мощности, наконец приходим к значительному повышению КПД электромагнита переменного тока, а именно в 3 раза по сравнению с К=1 у (казавшегося до этого предельно идеальным энергетически) базового электромагнита. Величина КПД больше единицы (К=3) у электромагнита на правом верхнем рисунке Приложения 4 не пугает и не является новостью для новой энергетики. Описанный способ запредельного повышения КПД можно применять во время переходных процессов включения электромагнита на постоянное напряжение и его выключения, а также можно применять для электромагнита постоянного тока с зависимостью (7). Тем более, этот способ годится для электромагнита с зависимостью (9).

Зависимость (9)¸(8) и новая энергетика.

Вернемся к устройству на правом нижнем рисунке в Приложении 4, т.е. к основному устройству, откуда началась дифференциация на зависимости. Если для двух электромагнитов характерна зависимость (9), то её и применяем к каждому электромагниту переменного тока: при уменьшении тока в 2 раза – соответственно в 2 раза уменьшается сила каждогоэлектромагнита. В сумме две силы составляют значение: åF = (Fo/2) + (Fo/2) = Fо. Эквивалентно, по исходной зависимости (8) в новой энергетике при преобразовании от левого нижнего рисунка к правому нижнему рисунку Приложения 4 – величина суммарной подъемной силы не уменьшается и остается равной базовой Fо. Что же касается суммарного магнитного потока двух электромагнитов, то для него ситуация еще более выигрышная. В каждом электромагните: через базовую w₀ катушку течет половинный ток, и число «ампер-витков» в 2 раза меньше базового; общая напряженность Н магнитного поля равна Но/2; по кривой намагничивания (8а) магнитная индукция имеет величину Во/Ö2; следовательно, в каждом электромагните магнитный поток уменьшился не в 2 раза, а уменьшился всего в Ö2=1,414 раз, т.е. индивидуальный магнитный поток стал равным Ф=Фо/Ö2=0,707Фо вместо 0,500Фо для спрямленной магнитной характеристики. В результате, суммарный магнитный поток в устройстве на нижнем правом рисунке Приложения 4 составляет: åФ=Ф+Ф=0,707Фо+0,707Фо=1,414Фо, т.е. не уменьшился, и не просто сохранился, а даже увеличился по сравнению с базовым значением.

Т.к. потребляемая мощность, напомним, упала в 2 раза относительно начальных условий, то КПД последнего устройства возрос в 2 раза по формуле (10) и стал равным: К=2. По аналогии устройство, состоящее из нескольких рядом стоящих таких же магнитопроводов, будет иметь КПД в несколько единиц при питании переменным током. Описанный способ запредельного повышения КПД можно применять во время переходных процессов включения электромагнитов на постоянное напряжение и их выключения, а также этот способ можно применять для электромагнитов постоянного тока при наличии зависимости (9). Здесь важен не только КПД сам по себе, но и главный факт возможности совершения нужной механической работы магнитными силами при неуклонном снижении требующейся для этого электрической энергии от источника питания.

От рассмотренного в Примере 11 электромагнита (с магнитопроводящим якорем без собственного магнитного потока) переменного тока всего один шаг до многофазного синхронного двигателя с магнитопроводящим геометрически явнополюсным ротором. В таком двигателе переменного тока также будут выполняться основные зависимости (7) или (9) и представленные закономерности при соответствующих изменениях расположения магнитных цепей. Но вместо непосредственно электромагнитной силы Fэ будет фигурировать крутящий момент на валу двигателя и механическая мощность двигателя при синхронной частоте вращения ротора. Используем всё это в конструкциях реально осущест