6.1. Электромагнитные колебания. Формула Томсона для колебательного контура.

Для того, чтобы описать электромагнитные колебания в электрическом контуре, следует сначала написать уравнения для магнитной релаксаций (5.37) , преобразовав левую часть уравнения к заряду:

(5.37)

Далее:

(6.04)

Преобразуем:

(6.05)

(6.06)

(6.07)

(6.08)

В контуре, по правилам Киргофа:

(6.09)

(6.10)

Выразим напряжение на конденсаторе через ёмкость:

(6.11)

Затем:

(6.12)

Получили уравнение:

(6.13)

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

(6.14)

ώ - собственная частота контура.

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

(6.15)

Для напряжения:

(6.16)

Для тока:

(6.17)

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 (5.37) и уравнения для напряжения на конденсаторе (6.11), в зависимости от ёмкости.

Вывод 2: Уравнения (6.02) и (6.03) 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:

(6.18)

(6.19)

Уравнение гармонического осциллятора (6.18) имеет вид неявной функции, и выражает положительную обратную связь.

Итак, мы имеем два уравнения: уравнение гармонического осциллятора (6.20) и уравнение для релаксации (6.21) и можем их сравнить:

(6.20)

(6.21)

В уравнении (6.21) в левой части: скорость изменения системного заряда.

В уравнении (6.20) в левой части: ускорение изменения системного заряда.

В правой части уравнения (6.21) приведён: ток заряда с обратным знаком.

7. Иерархия энергий.

7.1. Построение физики по правилам ноос.

Термин «внутренняя энергия» в данной работе будет обозначаться термином «тепловая энергия», для того чтобы не возникало двусмысленности.

В физике существует теорема Нетёр, которая выделяет некоторые «симметрии физической системы», каждой из которых соответствует закон сохранения.

В процессе изучения релаксаций была найдена некоторая иерархия «симметрий физической системы». Перечислим их:

1. Время.

2. Электрический заряд.

3. Тепловая энергия.

4. Диффузия.

Тепловой энергии в современной физике соответствует понятие «энергия» любого типа, из-за существования законов сохранения-преобразования энергии. Мы не будем это свойство оспаривать, просто будем считать, что к тепловой энергии возможно преобразовать другие типы энергии.

Это свойство (преобразование энергии на более высоком уровне иерархии) мы сможем обнаружить и для других уровней иерархии.

Необходима была терминология.

Рассматривая систему с НООС (см 4.2.) , проведя анализ трёх релаксаций, мы разработали таблицу (см. таб. 6.1.) где были приведены результаты по систематизации физических процессов релаксации.

Если в модели НООС с бассейном, заряд системы – это субстанция, то в физических законах понятие субстанции трудно применить.

Так, например, для магнитных явлений трудно представить себе субстанцию: время.

Для электрического заряда вместе с отрицательным зарядом существует и положительные, и субстанцией, носителем электрического заряда будут заряды электронов и заряды ядер атомов. Потому здесь тоже сложно представить себе некую субстанцию.

Передача теплового заряда – это комплексное явление, в которое входят атомы и электроны. Атом способен накапливать тепло, то есть способен создавать потенциал, а электроны имеют способность транспортировать и передавать тепло. Всё это вместе и представляет субстанцию: тепловой заряд.

Потому термин субстанция не уместен для представления заряда системы.

У каждой системы: магнитной, электрической и тепловой имеется заряд системы и энергия системы.

Но если рассмотреть это явление, то можно получить ряд из энергий, или ряд из зарядов:

Энергии:

энергия системы 2-го уровня: электрический заряд;

энергия системы 3-го уровня: тепловой заряд;

заряды:

заряд системы 1-го уровня: время;

заряд системы 2-го уровня: электрический заряд;

заряд системы 3-го уровня: тепловой заряд;

заряд системы 4-го уровня: диффузионный заряд.

Получается, что заряд более удобен, чтобы описать иерархию. Но в то же время термин энергия более востребован.

Выходом из положения будет - дать определение:

Определение: Энергией уровня N обозначим заряд системы уровня N.

После этого мы можем построить иерархию энергий.

энергия 1-го уровня: время;

энергия 2-го уровня: электрический заряд;

энергия 3-го уровня: тепловой заряд;

энергия 4-го уровня: диффузионный заряд.

Определим субстанцию уровня, как комплексную среду, участвующую в явлении определённого уровня:

субстанция 1-го уровня – это эфир;

субстанция 2-го уровня – это электричество;

субстанция 3-го уровня – это теплота;

субстанция 4-го уровня неизвестна.

А. И. Вейник предлагал для того рода понятий как субстанция, использовать термин «элата». Элат в его теории было слишком много, и многие из элат не имели явления релаксации. Он справедливо считал, что ни одна элата не может непосредственно преобразовываться в другую. Это верно, если нет движения энергий – их токов.

Когда имеются токи, происходит преобразование энергий.

Что такое система?

Система – это опыт или схема, где мы можем наблюдать процесс релаксации. В опыте с релаксацией мы можем наблюдать систему с НООС.

В каждой системе существует своя энергия уровня: время, электрический заряд и тепловой заряд.

У каждой энергии уровня в системе с НООС имеется:

1. заряд системы;

2. энергия системы.

Заряд системы всегда совпадает с энергией уровня. Перечислим заряды систем:

1. для энергии уровня 1 - зарядом системы является время;

2. для энергии уровня 2 - зарядом системы является электрический заряд;

3. для энергии уровня 3 – зарядом системы является тепловой заряд, который совпадает с существующим в физике понятием тепловой энергии.

Перечислим энергии системы:

1. для энергии уровня 1 - энергией системы является электрический заряд;

2. для энергии уровня 2 - энергией системы является тепловой заряд (энергия, измеряемая в джоулях, эргах, электроновольтах…) ;

3. для энергии уровня 3 – энергией системы является диффузионный заряд.

4. для энергии уровня 4 – энергия системы неизвестна.

Термин диффузионный имеет синоним флуктуационный, потому как одного свойства недостаточно, чтобы выразить энергию четвёртого уровня.

Чётвертый уровень энергии обладает диффузионными свойствами, чтобы обеспечить движение тепла, но также обладает свойством выравнивать все флуктуации потенциалов предыдущих субстанций.

Итак, четвёртый уровень энергии: диффузионный, флуктуационный, выравнивающий.

Каждому уровню энергий (кроме 4-й) соответствует свой процесс релаксации:

Для 1-го уровня энергии – магнитная релаксация. Эфир, как субстанция относится к первому уровню. Зарядом системы является время. Энергия системы – электрический заряд.

Для 2-го уровня энергии – электрическая релаксация. Электричество, как субстанция относится ко второму уровню. Зарядом системы является электрический заряд. Энергией системы является тепловой заряд (тепловая энергия).

Для 3-го уровня энергии – тепловая релаксация. Тепло, как субстанция относится к третьему уровню. Зарядом системы является тепловой заряд. Энергией системы является диффузионный заряд.

Четвёртый уровень не имеет своей собственной релаксации, наблюдаемой в физическом опыте, но он необходим, для того, чтобы объяснить движение тепла.

Данная иерархия относится к среде, то есть к эфиру. В эфире формируется кадр Вселенной. Иерархию энергий, принадлежащих к среде, назовём тепловой.

Движение в кадре изучается физикой в разделе «механика».

Для механического движение также свойственны законы сохранения движения, потому мы можем создать подобную иерархию энергий уровня. Иерархию энергий уровня, принадлежащих к движению, назовём механической.

Механическая иерархия энергий выглядит так:

Энергий 1-го уровня - время .

Энергий 2-го уровня - координата .

Энергий 3-го уровня – механическая энергия .

Эта иерархия описывает раздел физики: «механика».

Получилось, что мы построили 2 иерархии энергий: для кадра Вселенной - среды (эфира, вакуума, электронов и атомов) – тепловую иерархию и для движения тел в кадре Вселенной, состоящих из атомов – механическую иерархию.

Каждая из иерархий опирается на энергию 1-го уровня - время. Время – это основа для построения физики по правилам систем с НООС.

Эфир, или вакуум обладает двойными свойствами – он может распространять или хранить свои энергию и в пространстве (электричество) и во времени (магнетизм).

Поэтому определим локализацию энергии для тепловой иерархии энергий:

1. Время – энергия 1-го уровня – локализован во времени (В).

2. Электрический заряд – энергия 2-го уровня – локализована в пространстве (П).

3. Тепловой заряд – энергия 3-го уровня – имеет двойную локализацию – в пространстве и во времени (ВП) .

4. Диффузионный заряд – энергия 4-го уровня – поддерживает все 3 варианта локализации: (В), (П), (ВП).

В физике уже существует некоторая терминология: «электричество» и «магнетизм». Выразим идею о локализации зарядов систем через эти термины:

1. Время – энергия 1-го уровня – локализована во времени (В) – это «магнитная» энергия.

2. Электрический заряд – энергия 2-го уровня – локализована в пространстве (П) – это «электрическая» энергия.

3. Тепловая энергия – энергия 3-го уровня – имеет двойную локализацию – в пространстве и во времени (ВП) – это «составная электро-магнитная» энергия.

4. Уравнивающая – энергия 4-го уровня – поддерживает все 3 нижележащих уровня: (В), (П), (ВП).

Отметим одну деталь: так, как энергия 1-го уровня – время локализовано во времени, то она не может перемещаться во времени. Она может только «видоизменяться» во времени. Те энергии, что имеют пространственную составляющую, обладают свойством движения в пространстве за какой-то промежуток времени. Скорость такого перемещения ограничена только предельной минимальной величиной времени – квантом времени.