単極誘導 モーターに生じる力について、2つの実験の比較

2013年に行ったファラデーの 単極誘導 モーターに生じる力について調べた実験の内、以下の2つについて、比較することで考察します。(今回の記事は、過去の記事と重複しますがご了承ください。)

電磁気学では、誘導起電力Vは次の式1に求められます。

参考:ファラデーの円板

注:単極誘導にかかる起電流は、微弱すぎて定性定量的に判別しにくいので、主に単極誘導モーターに生じる力について調べてきました。 (発電)も(モーター)も時間的に磁束密度が変化しないで起きるものとするならば、両方の現象は対称と考えてよいはずです。しかし、今までのところ、ファラデーの単極誘導(発電)の現象と単極誘導(モーター)に力が生じる現象とが異なる面を示していて、対称だと確信していません。

 

(1) 2013年7月 「接点で生じている」ように感じたのは、スズメッキ線の弾かれる様子を観察したことによります。前々回の記事に記しました。

写真1

の装置により、スズメッキ線が弾かれる強さを計測する実験4です。
動画1 1:15~

スズメッキ線が弾かれる強さを縦軸に、アルニコ磁石の磁極方向を横軸にグラフにしました。

図1

磁極の両端面と磁石中央部が強く弾かれる「W」の形をしています。ピークが3つあります。磁石中央部が単極誘導モーターに生じる力の強さを表しています。 当時、磁極端面付近でスズメッキ線が強く弾かれるのは、電磁誘導にかか現象(のローレンツ力)だと考えていました。

 

(2) 2014年3月 円柱状のアルニコ磁石に銅板を被せ、回転軸を設けることによって、単極誘導モーターを作りました。

写真2

写真3

動画2

このモーターに一定の電流を流して回転数を測ることによって生じる力を調べます。磁極方向に接点の位置を変えながら測定して得たグラフです。

図2

磁石中央部が強い「山形」をしています。磁極の両端では回転数が低いです。

 

(1)の実験は「W」形の折れ線グラフになり、(2)の実験では中央部分が強い「山」状の折れ線グラフにっています。この違いについて考えます。

写真4 接点部分  スズメッキ線の支点は画面右方向にある

(1)の実験装置に設けたスズメッキ線は、支点を中心に上下方向だけでなく磁極方向(画面前後方向)にも振れます。つまり、図1において、磁極両端で弾かれる強さが大きいのは、回路(電流路)の一部であるスズメッキ線全体に力が生じたことによって、スズメッキ線が支点を中心に上下方向かつ画面前後方向(磁極方向)に弾かれたからだと考えられます。 残念ながらスズメッキ線が弾かれる様子を装置の支点の方向から撮影した映像はありません。

磁石の磁極付近で高電圧放電する様子を観察すると放電の経路が、例えば次の写真のように複雑な形状をします。

写真5

(1)の実験において磁極端面付近で弾かれる強さが大きくなるのは同じ理由と考えます。

 

一方、(2)の実験では、装置に取り付けた接点は、1ミリ厚の銅板から作ったものです。

写真6

磁極方向に渡した真鍮パイプに沿って接点が移動できるように作っています。接点である銅板を通して単極誘導モーターに電流を流したとき、アルニコ磁石には回転モーメントが生じます。接点が装置の磁極付近(写真6のAの位置)にあるときは、(1)の実験のときと同じく銅の接点には磁極方向への力も生じているはずです。しかし、銅の接点は真鍮パイプに固定されており、アルニコ磁石に対してスラスト方向に働く力はアルニコ磁石を回転させるモーメントになりません。だから、図2は「山」の形になったと考えられます。

 

前々回の記事で、実験により 単極誘導 モーターに生じる力は接点で生じるようだと記しました。先の記事では、実験の様子を観察して得た個人的な感想でした。(ただし、放電や水銀・電解液などの液体の場合については、よくわかりません。)  上記の考察では、単極誘導モーターに生じる力が接点に生じるという結論に到達しません。しかしながら、よく考えると2つの実験では条件が異なる点が他にもあることに気付きます。

(2)の装置に生じる力は、「回路:電流路」に生じると考えるにはムリがある様に感じます。理由は以下です。

 

(1)の実験では、接点を含む電流の経路磁石の磁極方向直交しています。

図3 (1)写真1の模式図

スズメッキ線は、S極-N極間に直交した電流経路を作っています。スズメッキ線は、下方に始まれ増す。

それに対して、(2)の実験では、接点を含む電流の経路磁石面回転軸に分かれています。

図4

写真6の銅板アルニコ磁石に貼り付けた銅板と接するに剪断方向の力が働かねばアルニコ磁石に回転方向のモーメントは働きません。  回路(電流路)に力が働くという説明では腑に落ちません。

図3において、電流経路であるスズメッキ線が下方に弾かれるというのは納得できます。けれども図4に示す様に電流経路である銅板は、収縮する方向に力が働いているという説明になります。これは理解できません。 図4の場合は、むしろ接点において剪断方向の力が働くと理解した方が納得できます。冒頭の式1は、綺麗にまとまっているのでしょうけれども、何とも云えない違和感があります。 知識(勉強)不足は承知ですし、勘違いがあるかも知れませんが。

 

ネオマグ(株)のサイト「永久磁石の歴史と電磁気学の発展」並びに「近代永久磁石の発展」を比較すると興味深いです。古典電磁気学は、19世紀半ばまでには完成しています。物質を構成する原子の中心に核があることがわかったのは、20世紀初頭です。

  • 1864年 マクスウェルの「電磁方程式」(スコットランド)
  • 1884年 ヘビサイドによるベクトル記法によるマクスウェル方程式
  • 1911年 ラザフォードの「有核原子模型」(イギリス)

比較して、永久磁石の発明の歴史はずっと新しいです。

図5 出典:NeoMag通信2006年9月号

式1の元となる(原)マクスウェル方程式が整備されたのは、1884年のことのようです。(参考:1864年のマクスウェル原方程式について)   その後、これほどまでに強力な永久磁石が発明されたのは驚きです。日本人による貢献が大きいことが嬉しいです。 本当に当時のマクスウェル方程式のままでよいのかどうかと感じます。(これまでの実験による経験では、単極誘導モーターに生じる力の強さは、磁石の強さとともに磁石の質量にも比例するようです。どうも単極誘導モーターに生じる力は磁場・磁力線に関係がないような気がしてなりません。)

余談です。 弧理論の考え方でベクトルポテンシャル並びにスカラーポテンシャルについて、何か出てこないかと、考えたことがありますけれども有意な考えは出てきませんでした。例えば無限長のソレノイドと大規模構造との関係などです。直観的には、磁場が無くても電子線が作用するというのは、残ったのがベクトルポテンシャルではなくて、単極誘導の現象なのではないかと考えます。素人ではプロを納得させる厳密な実験などできないことは承知です。それでもこの違和感をなんとか払拭したいと考えます。 とりあえずオリバー・ヘビサイドが発見したと云われる「巨大な回転性電磁気エネルギー流」が管理人による「発散トーラス:距離の7乗に逆比例する力の場」と同じかも知れないという線で考察を進めようと考えます。前々回の記事を参照ください。

 

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Φ について

2010年より研究しています。
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単極誘導 モーターに生じる力について、2つの実験の比較 への15件のフィードバック

  1. 佐々木 のコメント:

    いやはや、よく考える。人間の思考力とは面白い。
    改めて原子が動物や植物、鉱物を構成し得るものだと私は感じました。すなわち、それらの特性を全て併せ持つ。案外、大きな宇宙と小さな宇宙の間にこそ、我々は存在するのかもしれない。
    自然とそうだと思える、極々当たり前のことが基礎にあるように思います。先日、人体各部の誘電率や導電率を調べて、血管-血液-鉄分-酸素の関係に感心しました。実にうまい仕組みです。私は体験から東洋・西洋医学と電磁気のイメージなどを重ねて考えます。こういった複合的に考えを巡らすことは日々誰でもやっているけれど、学生時の学問の枠にとらわれる人は多いのかもしれません。専門家が居るのだから(それが正しい)、と。実際、社会人になってからの方が学問してます。
    “電磁気 毛細管現象”を検索したら、面白そうな論文が出てきました。「ファラデーの電磁気学研究における力・力能・粒子 夏目賢一」 井口氏も関連記事(ttp://quasimoto.exblog.jp/23450921/)を書いてます。東洋の整体技法で応用されているフラーのテンセグリティはここにもありました。

    • Φ のコメント:

      井口氏の記事・・面白い。記事を読む限りファラデーの考えた力能(power)というのと当方が書いた”差分の元”は近いです。差分が物質や現象です。その元となるのは、空間が持つある種の緊張です。これはエーテルと呼んでいい。E軸上の実体6種が持つ根源的な力が重なり合って均衡を保っています。一見何もない真空は、何もない訳でない。真空をはみ出した差分が物質であり原子を形作っています。ですから原子は根源的に動かざるを得ません。M軸はE軸に対してわずかに曲がっている。これが宇宙があらゆる方向に加速度的に遠ざかっていると観測されることになる。量子もつれの突然死の原因でもある。真空の緊張は、宇宙に中心が2つ在るからもたらされる。紡錘図形に「90度をなす部分が一箇所もない=動いている」という解釈から来ています。最小のものは最大のものより小さくはないです。 距離の7乗に逆比例する力=発散トーラスに拘ってきた意味が段々とはっきりしてきました。
      >社会人になってからの方が学問してます
      同意です。でも人による。
      トム・ベアデンの手紙から電磁気学の歴史と化学の発達史を比較しています。化学の発達とレーダーの発達は似ています。多くの科学者がかかわってごく自然に発達しています。レーダーは特定の発明者が居ません。引き替え電磁気学はとてもいびつだと感じます。電磁気学(のヘビサイドらによる数学的対称性)を原因として量子力学に近接作用(ゲージ理論)を採用させたようです。順位が逆です。これは実に奇妙です。どう考えても変です。
      ラザフォードにより陽子が発見されたなら、電子の振る舞い(だけ)を記述した電磁気学は化学と同じく相応の修正がかがってよいはずです。それがない。予てより電磁気学における単極誘導の扱いが矮小化されていると主張してきました。全ての原因はここにあるのではないか。
      先般、とね日記より取り上げたファインマンのこと。井口氏はファインマンの云った「方程式が同じなら物理が同じ」という言葉は本末転倒だと指摘しています。同意です。井口氏ブログにある夏目賢一博士の論文リンク切れなので
      ttps://web.archive.org/web/20170819065737/http://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/dspace/bitstream/2261/55838/1/H24_natsume.pdf

      • 佐々木 のコメント:

        正式にはここでキーワード検索です。
        ttps://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/?page_id=28&lang=japanese

      • 佐々木 のコメント:

        ttp://gendai.ismedia.jp/articles/-/52091
        屋根の上にある八木・宇田アンテナは日本人の方が知らないらしいですね。
        海外では関係者は誰でも知っているのに。まあ、そういうことでしょう。

        • Φ のコメント:

          アマチュア無線をやってたら常識ですけど。テレビの高柳健次郎もあまり知られていないようです。確かニュートリノ検出の光電管を作った浜松ホトニクスと関係ありますね。

          • 佐々木 のコメント:

            「イ」が記憶にあります。出身大学の初代学長・丹羽氏の話にあった。とはいえ、二人とも名前もおぼろげです。海外の科学者より、日本人は日本の科学・技術者の功績を大事にすべきですね。

          • Φ のコメント:

            >功績を大事にすべき
            まるっと同意です。昔、漢字を止めてアルファベット表記にすべきというバカ学者の意見がありました。とんでもないことです。日本人は何でも残す。とにかく残す。多重多層の社会です。節操がないとも感じてきました。ところが今となっては凄いことだと思うようになりました。排他的なムラなのに、協力はしないが排除もしない。確かに弊害も多いいです。伝承する人が一人になっても本人は使命をもってやっている。これは凄いことです。焚書は蘇我氏の頃とGHQの2回しか無かったようです。実に凄いです。それでもヲシテ文献は残りました。お隣は氏名名字が「金や朴」など数百しかないとのこと、日本は何十万もあります。これが文明の違いです。日本はミシュランなんかありがたがらない。最初から旨いものを知ってます。
            >アル・ゴアの「不都合な真実」
            偉い人が旗振れば皆が揃って方向転換するという時代ではないです。最近思います。短文投稿のシステムが持て囃されるのはアル・ゴアのような煽動型では動かなくなったからです。ネットを使って細切れに誘導しようとしているように見えます。マーク・ザッカーバーグは、アル・ゴアと同じでどうみてもあちら側の人です。まとまった思想や方向性を示すには短文ではダメです。洋画のトレーラーは1分少々の間に40回くらい場面転換します。それこそ思考停止かてんかん(癇癪)を狙っているようにしか思えません。かつてF師があることについて「考え方が不健康」と云いました。この世界の指導的立場の人は、考え方が不健康です。

  2. 佐々木 のコメント:

    極間に電圧かけても回るものでしょうか。電流は直線的に流れるものだという一般的イメージがあります。でも実際はどんな形状なのか。
    以前、磁気センサを調べる機会がありました。大学までに習うことと製造業の企業で扱っているものは体系が少し異なっているようです。企業の方が圧倒的に先に進んでおり、大学教育とは乖離があると感じます。同分野に関わっていないと一般人は知ることさえないでしょう。
    以下の原理を調べると視点が変わるかもしれません。
    ・コイル
    ・ホール効果素子
    ・磁気抵抗素子
    ・磁気インピーダンス素子
    ・SQUID(超伝導量子干渉素子)
    ・ウィーガントワイヤ
    ・フラックスゲート
    ・ファラデー素子
    ・プロトン磁力計
    他にも数種類あるらしい。全て実用化されていて、身近にある基幹技術もあります。

    • Φ のコメント:

      興味深いです。どれも磁気に関するものですね。私が興味を持ったのは、今では使われなくなった冷陰極管インバータです。(井出氏のトランスに似てます。井出氏のそれは、恐らく仕組みか形状が非対称なはずです。)ファラデー効果も知りませんでした。透過させる物質によって偏光面が回転するとありますので、電圧をかけただけで回転するというのは無いように思います。単極誘導モーターに生じる力は電流の向きに対して剪断方向の力が生じることによると考えます。一見ローレンツ力で良さそうなのですが何かが違う。これが知る限り唯一の「回る」だと思います。加速器でさえ「回す」ですから無駄の極致だと思います。
      以前DVDメディア用プラスチック工場の火災でDVDメディアの生産が止まったことがありました。また、独自技術を持つ会社が特許は取らず、門外不出のまま製品を出している話しがありました。事故か何かで知識や技術が失われることがあるかも知れません。
      確かに >大学教育とは乖離がある
      のかも知れません。
      貴方が名付けた発散トーラスという奇妙な考えを持ち続ける理由が昨年頃からわかってきました。主に単極誘導モーターを調べて2つ感じました。1)磁石を構成する原子核と磁石周囲の電子との相互作用 2)原子力の一種であるらしい。
      発散トーラスは、静止を次数ゼロとして躍度の次数3です。電子にこのような運動を起こさせるにはどうしたらよいか考えてきました。しかし、1)について考えていく内に原子内部には発散トーラスが「常に在る」のだとわかりました。陽子中性子電子のいずれも複数の発散トーラス(8~12種)を持ち、原子を構成しているときのみ生じると。それが紡錘図形です。ですから、科学者が原子を観測するに「正負を含む複数の発散トーラスを合成した差分だけ」を計測しているようなのです。ご紹介いただいた技術は「それぞれは正しい、しかし正解ではない」と感じます。核力でさえ差分に過ぎません。零点エネルギーにゆらぎがあって生じるとされるカシミール効果も差分だと考えます。(もしかしたら次数ゼロの効果?) 微弱だから無視して良いとは限りません。その意味で単極誘導の現象は本質的に大事なのだと思います。
      アランが原子力を「僅かばかりのエネルギーの解放」と表現した理由が理解できます。外部にエネルギーを取り出すには均衡を崩せばよいのです。この仕組みを単極誘導モーターに求めています。
      トム・ベアデンが言ったヘビサイドの発見による「回転性電磁気エネルギー流」がなぜ外部に漏れ出さないか、相互作用しないかについて、発散トーラスがヘビサイド発見のものと同じだと仮定すると説明できます。ヘビサイドは、差分ではなくて(一兆倍にもなる)本体そのものを発見したのだとすると合理的に理解できます。本質はローレンツ力にもベクトルポテンシャルにも無いと考えます。ヘビサイドの頃にベクトルポテンシャルを実験で確認できるなどと考えたはずありません。磁場のないところで相互作用だから残ったのはベクトルポテンシャル?いやいや単極誘導の現象ではないのか?JPモルガンの命令から、意図したボタンの掛け違いのまま来たように感じます。

      • 佐々木 のコメント:

        >ファラデー効果
        私もそれにピンときました。磁気光学効果と呼ぶらしいです。あるいはその一種なのか。
        これが光通信の主要部品に応用されています。
        >電圧をかけただけで回転する
        鉱石ラジオです。(ここの回転は運動のことだろうけど)
        コイルは導線の太さがあるから必ず螺旋形状になる。無誘導巻きコイルも導線は同一空間に重ねられないので、局所的には無誘導ではない。それにフラックスゲート。これは肺の機能に似ている。
        金澤氏も確か似たようなことを書いていたと記憶しています。コイルの磁気エネルギーとは何なのか、と。
        つまり開放系には、空間そのものから無尽蔵に取り出せる、いわゆるフリーエネルギーなんて無いと思うのです。植物には光が必要と習いますが、太陽光が惑星の何かを励起し、それを植物が享受しているわけで、植物のエネルギー吸収が太陽に反作用することなんて無いと思う。

        • Φ のコメント:

          >コイルの磁気エネルギー
          空間にある種の弾性があるのでしょうか。
          >フリーエネルギーなんて無い
          生命は生と死を繰り返して、かつ続いています。
          >植物のエネルギー吸収が太陽に反作用することなんて無い
          なるほど、面白いです。

          教育があっても全てを身につけることは不可能です。おそらく全体を見渡せる人はいないことでしょう。問題はあまりにも複雑多岐な現象について、すべてを評価できる人がいないということです。行き先は誰にもわからない。これでは困ります。貴方は万能理論はいけないと言われた。確かにそうも思いますが、同時に誰にでも納得できるごく簡単なモデルが存在するだろうと考えることは必要と感じます。でなければ、行き止まりになることは確実ですから。日本列島とマリアナ海溝が離れれば、いずれうなぎは絶滅します。ムリなことはいつまでも続きません。トム・ベアデンの言うとおりならば、そこを探ればと考えます。

      • 佐々木 のコメント:

        Φさんの中で原子はどんなイメージですか。
        単極誘導モータで中性子はどの位置になるのか。直線的とは限らないし、中心と周囲の関係だから、幾何学的な二等分の位置とは思えないのですけど。陽子と電子で電荷絶対値が同じとして、バランス点となる中性子の位置は変化しても構わないですよね。
        素人の思い付きだなあ、湯川秀樹に怒られそうと思って、彼を調べたら、湯川は岡潔の授業を受けていたんですね。
        川の真ん中と縁では流れ方が違う。縁は異なる2つのものの接点です。マクロの運動とミクロの反応は関係していると考えるのが妥当のはず。磁石=磁気の指向性は電流に対して屈折や反射を起こさせる?

        • 佐々木 のコメント:

          電子単体へのローレンツ力でなく、陽子-中性子-電子シーソーへの影響。
          だから磁束が出ない磁石なのか。

        • Φ のコメント:

          >原子はどんなイメージ
          「10年の研究で電子が限りなく真球に近い」という話を読んでから、量子力学素粒子物理は破綻していると感じるようになりました。だからといって電子が堅い物質だとは思いません。どちらかというとインドネシアの影絵を思い出します。在ると感じるけど存在ではない。背後にあるものこそ重要だと思います。
          >中性子はどの位置
          今のところわかりません。紡錘図形からE軸上の実体6種(A,B,C,G,H,I)の間に働く力について、2012年頃作図した資料があります。(これまで何処にも出してません。)それ以後に見つけた発散トーラス「距離の7乗に逆比例」を中性子に適用すると中性子が持つ弧(M軸上では発散トーラス)は、2種か4種あるはずと考えます。陽子中性子電子の3つが持つ6種あるいは8種の弧の組み合わせによってE-M軸平面で回転が生じると考えます。その回転方向によって単純な重力と複合的な重力が生じるだろうと考えます。単純な重力はスカウトシップまたは、アランの貨物船に使われているものと同じ。複合的な重力は、母船で惑星間航行に使われます。(弧電磁気論で書きました。)そう考えています。基本粒子が持つ弧は、単独では存在し得ないと考えます。原子を構成するときに弧が現れます。原子は弧の組み合わせによって均衡が取れてます。それが紡錘図形です。外部に力学あるいは化学的な性質を現します。(波もその一つ)原子力も含めて観測可能な物性のすべては複数の弧(Ark)の差分に過ぎないと考えます。アランが原子力のことを「わずかばかりのエネルギーの解放」と呼んだのは以上の理由です。またトム・ベアデンの言った「(ヘビサイド発見の)回転性電磁エネルギー流」が外部と相互作用しないのは、到達距離が極めて短くかつ途轍もなく強い力で、なおかつ均衡が取れているからです。即ち発散トーラスだと考えると合理的に説明できます。この弧は、2つの宇宙の中心である「ア」と「ワ」から来ているE軸上の実体によってできます。紡錘図形を形作っている原子の超絶な均衡を崩せるのは(回る)単極誘導だと考えます。だからスカウトシップは単極誘導モーターに極めて似ています。ヘビサイドが隠さねばならなかったのは単極誘導であって、ベクトルポテンシャルやスカラーポテンシャルではなかったと考えます。穿った見方をするとスカラー波に拘るトム・ベアデンはディスインフォーマーかも知れません。
          >バランス点となる中性子の位置は変化しても構わない
          全同意です。2つの核力も差分ではないかと考えます。そういう粒子(波というべきか)は存在するでしょうけれども、6種の実体による陰とでも云うべきものだと思います。E軸上の実体が6種とクオークが6種×2というのは単なる偶然だとは思いません。単独で取り出せない物質というより映像の元だと考えた方が理解しやすいです。全ての素粒子は6種の実体から創り出される映像だとするならば合理的に説明できます。この辺の事情を2012年~2013年頃にはブログで書き切ろうとしました。読まれても意味不明だったと思います。単極誘導と中性子との関係はまだ説明できません。単極誘導は、磁石を構成する原子と周囲の電子との相互作用だろうという仮説の段階です。
          >湯川は岡潔の授業を受けて
          実は皮肉だと思っています。岡潔が「自然科学者は原始人的無知」と云った相手先だと感じます。中村誠太郎の「私の歩んだ道」に、湯川の弟子がお釈迦様に例えたとき湯川が弟子を叱って「いくら偉い人でも2千数百年前の人と一緒にするな!」と書かれています。もの凄い皮肉を感じます。
          >磁石=磁気の指向性は電流に対して屈折や反射
          わかっているのは、「電気も磁気も一つの実体の異なる面」だということです。投影に際して回転して位相がずれることで、電気と磁気にわかれます。第3起電力について考察したときの仮定そのままです。
          追記 差分=物質です。差分が無い=真空です。真空は6種の実体からの緊張状態にあり、揺らぎによって素粒子が生まれ消えます。これは素粒子物理学の説明と同じです。以前作った二層型の浮沈子ttps://www.youtube.com/watch?v=aAH1_4E_fT0 水と油の境界線が空間に相当します。浮沈子の現れたり消える様はディラックの海に似ています。

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