Magnetyczne złudzenia - odsłona

Doświadczenia z dwoma elektrycznymi ramkami należą do trzeciej grupy doświadczeń, które wskazują, jaka jest przyczyna pola magnetycznego, a także, jaka jest fizyczna natura tego, co kryje się pod pojęciem magnetycznego pola. Dwie inne grupy doświadczeń, które podpowiadają, czym jest magnetyzm, to doświadczenia z przyciąganiem i odpychaniem dwóch magnesów - tabletek oraz doświadczenia z magnesem i naelektryzowaną kulą. Brak wiedzy o fundamentalnej naturze magnetyzmu staje się przyczyną tworzenia mitów na ten temat. Na przykład, stworzono pojęcie spinu elektronu, aby wyjaśniać zjawiska magnetyczne, a tymczasem nie wiadomo, czym w istocie jest elektron i jaki fizyczny sens kryje się pod pojęciem ujemnego ładunku elektronu.

Za pomocą przyrządu z dwoma obrotowymi ramkami można stwierdzić, jak oddziałują ze sobą dwa przewodniki, w których płynie prąd elektryczny. Zjawisko jest powszechnie znane - równoległe przewodniki (albo w przybliżeniu równoległe odcinki przewodników) przyciągają się do siebie, gdy elektryczny prąd płynie w nich w tym samym kierunku, i odpychają się od siebie, gdy prąd płynie w przeciwnych kierunkach. Gdy w obrotowych ramkach przyrządu, który jest pokazany na rys. DR1., nie będzie przepływu prądu, ramki można ustawić w dowolnym położeniu, co symbolizuje schemat przyrządu na rys. DR1. A).

Gdy w w ramkach włączyć przepływ elektrycznego prądu, to wówczas zaczyna się wzajemne oddziaływanie przewodników i ramki ustawiają się tak, jak to pokazuje schemat przyrządu na rys. DR1. B). W takim położeniu w ramionach jednej i drugiej ramki, podobnie jak w dwóch sąsiadujących ze sobą zwojach cewki, prąd będzie płynął w jednym kierunku.

Tu warto zwrócić uwagę na fakt, że jeśli każdej ramce przypisywać posiadanie pola magnetycznego, to w takim położeniu kierunek indukcji magnetycznej B w każdej ramce (jako pewnej całości) jest taki sam. Jeśli przyczynę ruchu ramek względem siebie opisywać za pomocą parametrów magnetycznych, to w tym przypadku okazuje się, że ten magnetyzm działa tak, że występuje sumowanie się wektorów indukcji magnetycznej. W schematycznym opisie magnetyzmu, tam gdzie skierowana jest strzałka wektora indukcji, umieszcza się magnetyczny biegun N, a z przeciwległej strony biegun S. Wystąpiło więc tutaj zjawisko wzajemnego przyciągania się jednoimiennych biegunów magnetycznych i sumowanie się indukcji.

Oczywiście, przyciąganie do siebie równoległych przewodników z prądem elektrycznym, który płynie w tym samym kierunku, jest faktem doświadczalnym. Ale opisując zachowanie ramek za pomocą parametrów magnetycznych za normalne i zgodne z doświadczeniem można uważać wzajemne przyciąganie się  jednoimiennych biegunów magnetycznych. Ale to wzajemne przyciąganie się jednoimiennych biegunów obu ramek z prądem, płynącym w nich w jednym kierunku, występuje jedynie w specyficznych położeniach ramek względem siebie. Można to stwierdzić w doświadczeniach, w których ramki będą leżały na jednej płaszczyźnie (albo na dwóch równoległych płaszczyznach, które będą położone blisko siebie) i będą miały możliwość przesuwania się względem siebie, jak na rys. DR2.

W położeniu ramek, które jest pokazane na rys. DR2. C), gdy bieguny N (i wektory indukcji w centralnych obszarach) obu ramek będą skierowane w jedną stronę, ramki będą odpychały się od siebie. W takim zachowaniu ramek nie ma nic dziwnego, bo pomimo że prądy elektryczne płyną wzdłuż konturu każdej ramki w tę samą stronę, to w odcinkach przewodnika ramki, które są położone najbliżej siebie, prądy płyną w przeciwnych kierunkach.

Doświadczenia z dwoma ramkami pokazują w istocie, że pojęcie magnetyzmu jest mylące. Te doświadczenia pokazują, że istotne jest to, co dzieje się w przewodnikach oraz wokół nich. Czyli istotne są te płynące w przewodnikach strugi elektronów i (najwyższy czas, aby zacząć o tym mówić "otwartym tekstem") kierunek uporządkowania i przepływu materii wokół przewodników - materii próżni fizycznej (dawniej nazywanej eterem).

To, co znajduje się i dzieje się wokół przewodnika z prądem elektrycznym, jest nazywane polem magnetycznym. Znając tylko formalny opis tego pola i jego oddziaływania na otoczenie oraz na inne podobne pola magnetyczne, lecz bez zrozumienia jego fizycznej istoty, można zadowalać się tylko tym opisem i nie starać się, aby  poznać jego istotę. I tak właśnie (jak na razie) dzieje się we współczesnej nauce o naturze zjawisk magnetycznych.

W doświadczeniach z dwoma obrotowymi ramkami z prądem elektrycznym można stwierdzić istnienie ciekawego zjawiska fizycznego. To zjawisko można by nazwać krótko: magnetyczne klaśnięcie. Jest to zjawisko, które polega na zderzeniu się ze sobą dwóch elektronowo-protoelektronowych potoków, które są związane z oddziaływaniem elektrycznego prądu, który płynie w tę samą stronę w dwóch równoległych przewodnikach. Zjawisko magnetycznego klaśnięcia zachodzi bez fizycznego styku samych przewodników z prądem, choć ma wiele wspólnego ze zderzeniem przewodników. Podczas mechanicznego zderzenia ze sobą dwóch równoległych przewodników, które następuje po nagłym załączeniu w nich przepływu prądu (gdy istnieje możliwość takiego zderzenia), zjawisku temu towarzyszy mechaniczne stuknięcie (klaśnięcie) o siebie dwóch przewodników. Przy energicznym obrocie względem siebie dwóch ramek przyrządu, podczas "magnetycznego zderzenia" ze sobą dwóch potoków elektronowo-protoelektronowych, przewodniki (ramiona ramki) nie zderzają się ze sobą mechanicznie i nie słychać odgłosu klaśnięcia. Jednak, podobnie jak podczas mechanicznego zderzenia, zachodzi  szybkie przekształcenie energii ruchu ramek względem siebie i ramki szybko zatrzymują się.

Wzajemne oddziaływanie ze sobą równoległych, płynących obok siebie, potoków materii nie ma sprężystego charakteru. Taki charakter mają tylko poszczególne składniki materii w oddziaływaniach między sobą. Gdyby te potoki materii oddziaływały ze sobą sprężyście, to byłoby to widoczne w przebiegu zjawiska. Ramki przyrządu wykonywałyby wiele obrotowych wahnięć, a ich energia ruchu zostałaby stopniowo przekształcona w ruchy cieplne składników materii m.in wskutek tarcia w łożyskach. O ruchu ramek względem siebie można powiedzieć, że jest on tak szybko hamowany, jakby płynące równolegle potoki ugrzęzły w sobie nawzajem. Bo w istocie dochodzi do pewnego rodzaju ugrzęźnięcia potoków - podczas "magnetycznego zderzenia" dochodzi do energicznego mieszania się ze sobą cząstek materii. Ten stosunkowo krótkotrwały proces można zmierzyć w postaci impulsu - magnetycznego klaśnięcia - można to zrobić za pomocą dostatecznie czułych przyrządów do pomiaru obecności impulsów magnetycznych.


Na powyższym rysunku przedstawiony jest szkic konstrukcyjnego rozwiązania przyrządu z dwoma obrotowymi ramkami. Ramiona ramki mają kształt prostoliniowego pręta z zagiętymi końcami. Na rysunku nie są pokazane jarzma, które łączą  ze sobą końce prętów (aby uzyskać obwód ramki), ani szczotki ślizgowe oraz ich połączenie z prętami - ramionami; nie są także pokazane izolowane przewody, które powinny być przylutowane do cylindrycznej wewnętrznej powierzchni pierścieni ślizgowych i wyprowadzone "na zewnątrz" za pomocą wyfrezowanych rowków w trzpieniu osiowym głównym.