51
Скалярное электромагнитное поле и передача
электромагнитной энергии по одному проводу
Уравнения вакуума, как это и положено уравнениям единой теории поля, пе-
реходят в известные физические уравнения в различных частных случаях. Если
мы ограничимся рассмотрением слабых электромагнитных полей и движением
зарядов с не
слишком большими скоростями, то из уравнения вакуума (В.1)
последуют уравнения, подобные уравнениям электродинамики Максвелла. Под
слабыми полями в данном случае понимаются такие электромагнитные поля,
напряженность которых удовлетворяет неравенству
16
10
,
H
E
ед. СГСЕ. Та-
кие слабые электромагнитные поля встречаются на расстояниях порядка
13
10
r
см. от элементарных частиц, т.е. на таких расстояниях, где действие
ядерных и слабых взаимодействий становится незначительным. Можно счи-
тать, что в нашей повседневной жизни мы всегда имеем дело со слабыми элек-
тромагнитными полями. С другой стороны, движение
частиц с не слишком
большими скоростями означает, энергии заряженных частиц не слишком велики
и, из-за недостатка энергии, они не вступают, например, в ядерные реакции.
Если ограничится случаем, когда заряды частиц постоянны (
const
e
), то
слабые электромагнитные поля в теории вакуума описываются векторным по-
тенциалом (так же, как и в электродинамике Максвелла), через который опре-
деляются шесть независимых компонент электромагнитного поля:
три компо-
ненты электрического поля
E
и три компоненты магнитного поля
H
.
В общем случае потенциал электромагнитного поля в вакуумной электроди-
намике оказывается симметричным тензором второго ранга, что порождает до-
полнительные компоненты у электромагнитного поля. Точное решение урав-
нений вакуумной электродинамики для зарядов, у которых
const
e
, предска-
зывает существование нового скалярного электромагнитного поля вида
,
)
(
1
dt
t
de
rc
S
где
r
-
расстояние от
заряда до точки наблюдения, с- скорость света,
)
(
t
e
- пе-
ременный заряд. В обычной электродинамике такое скалярное поле отсутствует
из-за того, что потенциал в ней является вектором. Если заряженная частица
e
движется со скоростью
V
и попадает в скалярное электромагнитное поле
S
,
то
на нее действует сила
.
)
(
V
dt
t
de
rc
e
V
eS
F
S
Поскольку движение зарядов представляет собой
электрический ток, то это оз-
начает, что скалярное поле и порожденная эти полем сила должны обнаружить
себя в экспериментах с токами.
Приведенные выше формулы были получены в предположении, что заряды
частиц меняются со временем и, казалось бы, не имеют отношения к реальным
явлениям, поскольку заряды элементарных частиц постоянны. Тем не менее,
эти формулы вполне применимы к системе, состоящей из большого количест-
ва постоянных зарядов, когда число этих зарядов меняется во времени. Экспе-
рименты такого рода проводил Никола Тесла в начале
го
20
века.
Для исследо-
вания электродинамических систем с переменным зарядом, Тесла использовал
52
заряженную сферу (см. рис.). При разрядке сферы на землю вокруг сферы воз-
никало скалярное поле
S
. Кроме того, и по одному проводнику протекал ток
I,
не подчиняющийся законам Кирхгофа, поскольку
цепь оказывалась незамкну-
той. Одновременно на проводник действовала сила
S
F
, направленная вдоль
проводника (в отличие от обычных магнитных сил, действующих перпендику-
лярно току).
Существование сил, действующих на проводник с током и направленных
вдоль проводника, было обнаружено еще А.М. Ампером. В последствии, про-
дольные силы были экспериментально подтверждены в опытах многих иссле-
дователей, а именно в опытах Р. Сигалова, Г. Николаева и др. Кроме того, в
работах Г. Николаева впервые была установлена связь скалярного электромаг-
нитного поля с действием продольных сил. Однако Г.
Николаев никогда не
связывал скалярное поле с переменным зарядом.
Однопроводная передача электрической энергии получила свое дальнейшее
развитие в работах С.В. Авраменко. Вместо заряженной сферы С.В. Авраменко
предложил использовать трансформатор Тесла, у которого вторичная обмотка
на выходе из трансформатора имеет только один конец. Второй конец просто
изолируется и остается внутри трансформатора. Если на первичную обмотку
подать переменное напряжение с частотой несколько сот Герц, то на вторичной
обмотке возникает переменный заряд, который порождает скалярное поле
S
и
продольную силу
S
F
. С.В. Авраменко ставит на
одном проводе, выходящем из
трансформатора, особое устройство – вилку Авраменко, которое из одного
провода делает два. Если теперь подключить к двум проводам обычную на-
грузку в виде лампочки или электромотора, то лампочка загорается, а мотор на-
чинает вращаться за счет электроэнергии, которая передается по одному прово-
ду. Подобная установка, передающая по одному проводу 1 кВт мощности,
разработана и запатентована во Всероссийском научно-исследовательском ин-
ституте электрификации сельского хозяйства. Там же ведутся работы по созда-
нию однопроводной линии мощностью 5 и более кВт.