“Salus populi suprema lex est”
Международное общественное объединение

1872 - 2017

Russian Physical Society, International

Международное общественное объединение Русское Физическое Общество (сокращённо – РусФО, RusPhS) - добровольное объединение учёных, инженерно-технической интеллигенции, изобретателей, предпринимателей для совместной интеллектуальной и научно-практической деятельности в области естествознания, - науки о природе.
Научная цель: построение единой физической картины мира и поиск основной целевой функции человечества.

Заев Н.Е. Условия генерации энергии нелинейными диэлектриками и ферритами.




УСЛОВИЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ДИЭЛЕКТРИКАМИ И ФЕРРИТАМИ


Заев Н.Е.
 

Показана необходимость изменения внутренней энергии диэлектрика конденсатора (феррита в индуктивности) за цикл «Зарядка-Разрядка» («намагничивание - размагничивание»), если ∂ε/∂E ≠ 0, (∂µ/∂H ≠ 0), [6,7,8].

* * *

Внутренняя энергия единицы объёма изотропного линейного диэлектрика в конденсаторе:

U = U0(T) + (1/2)·ε0·ε·E2 + (1/2)·ε0·T·(∂ε/∂T)·Е2                                                   (1)

- в обычных обозначениях; ε = const, [1,2]. Третий член - перекрёcтный.
 
Он имеет вид либо энергии тепловой:
T·[((ε0·∂ε)/2·∂T)·E2],

либо энергии поля:
((ε0·Е2)/2)·[∂ε·(T/∂T)].

 
Взаимо-конверсию этих видов энергии впервые установил Б.Б. Голицын [2], на что, однако, не было обращено внимания. Лишь сравнительно недавно стали изучаться сегнетоэлектрические преобразователи тепловой энергии в электрическую. В явлениях антистоксовой люминесценции такая конверсия обоснована термодинамически (через цветовую температуру) и, по [3], обнаруживается экспериментально по охлаждению люминофора. Покажем, что эта конверсия - общее свойство диэлектриков с ∂ε/∂Е ≠ 0, пренебрегая диссипативными явлениями от проводимости, стрикции и т.п.

Если в линейном случае дифференциал внутренней энергии единицы объёма указанного диэлектрика в электрическом поле dU = dθ + (1/2)D·dE, то для нелинейного диэлектрика, при ε(E) = ε1 + (∂ε/∂E)·Е...

dUз = dθ + (1/2)·D·dЕ + (1/2)·E·dD,                                                           (2)
 
где: θ - тепло, D - смещение.

Здесь при зарядке:
dDз = d(ε0·ε·E) = ε0·ε·dE + ε0·E·dε = ε0·ε1·dE + ε0·E·(∂ε/∂E)·dE + ε0·E·(∂ε/∂E)·dE + ε0·E2·d(∂ε/∂E).              (3)

 
Положив ∂ε/∂Е = const = b на некотором участке ε(Е), получим из (2) и (3) при адиабатной зарядке, когда θ = 0, -

dUз = (1/2)·ε0·ε1·E·dE + ε0·E2·(∂ε/∂E)·dE + (1/2)·ε0·ε1·E·dE + (1/2)·ε0·(∂ε/∂E)·E2·dE =

 =  ε0·ε1·E·dE + (3/2)·ε0·(∂ε/∂E)·E2·dE.                                                     (4)
 
Отсюда изменение внутренней энергии при зарядке от внешнего источника (интегрирование от 0 дo Е):

∆Uз = U2 - U1 = (1/2)·ε0·ε1·E2 + (1/2)·ε0·(∂ε/∂E)·Е3 =

 = Aз = (1/2)·(ε0·E2)(ε1 + b·E) = (1/2)·(ε0·E2)·εэ,                                              (5)

где εэ - эффективное значение диэлектрической проницаемости в заряжаемом конденсаторе в конце зарядки.

Этот физический факт следует понимать, как возникновение некоторой виртуальной добавочной ёмкости Сх, параллельной основной ёмкости C1, если ∂ε/∂Е > 0 и уменьшение её на Сх при ∂ε/∂E < 0. При этом:

  Сх = C1·(b·E/ε1) =C1·(b·V /h·ε1),

если: V - разность потенциалов на конденсаторе; h - расстояние между обкладками.

Разрядку конденсатора можно описать, если осмотрительно продифференцировать (5), получив частные дифференциалы:

  dAз = (1/2)·ε0·d(Ез2·εз) = (1/2)·ε0·[εз·2·Е·dЕ + Ез2·dεз] =

= (1/2)·ε0·[2·ε1·Е·dЕ + 2·b·Ез·Е·dЕ + Ез2·b·dЕ],

где: Ез - напряжённость поля при окончании зарядки.

Интегрируя от Ез до 0, получим энергию разрядки:
Ар = (1/2)·ε0·[- ε1·Eз2 - b·Ез3 - b·Ез3] = - (1/2)·(ε0·ε1·Eз2) - ε0·b·Eз3,                                           (6)

то есть за цикл:
Аз - Ар = (1/2)·ε0·b·Eз3.                                                         (7)


К тому же результату можно придти иначе, учтя, что исходное ε′1 = ε1 + b·Eз, а также:  ε(E) = ε1 + b·E.
 
Тогда (3) имеет вид: 
dDp = d(ε0·ε·E) = ε0·ε′1·dE + ε0·Eз·dε = ε0·ε1·dE + ε0·b·Eз·dE + ε0·b·Eз·dE.                     (8)

  Выражение (4) из (2) и (6):

dUp = (1/2)·ε0·ε1·E·dE + (1/2)·ε0·b·Ез·Е·dЕ + (1/2)·ε0·b·Ез·Е·dЕ + (1/2)·ε0·ε1·E·dE + (1/2)·ε0·b·Ез·Е =

 = ε0·ε1·E·dЕ + (3/2)·ε0·b·Eз·E·dE.                                                         (9)
 
Интегpируя (9) от Ез до 0, находим энергию, отданную в цепь при разрядке конденсатора объёма диэлектрика:
∆Up = Ар = - (1/2)·ε0·ε1·Ез2 - (3/4)·ε0·b·Ез3.                                                (10)
 

Поэтому за цикл «Зарядка-Разрядка» из (10) и (5) имеем:
∆ = Аз + Ар = - (1/4)ε0·b·Е3.                                                (11)

То есть: генерaция энергии - при b > 0, диссипация энергии - при b < 0.

 
* * *

 Не исключено возражение о неприемлемости фиксации Ез в ε′1.
Неоднозначность трактовки аналитических зависимостей (а точнее - моделей), встречается нередко [4, 5]. Поэтому рассмотрим ещё один путь к тому же результату.

Линейный член за цикл «ЗР» не внесёт изменений в . Полагая в виртуальной ёмкости iCx = k·Vi в любом состоянии (Vi) энергию ai = qi2/2·iCx при зарядке и разрядке, когда зqi = pqi,     iVз = iVр, можно записать: 
заi - рai = δаi = (qi2/2k)·[1/(Ci·зVi)- 1/Ci·рVi] = 0                                                (12)

Но в кинетике, при зUi = Ui + dU, имеем: pUi = Ui - dU.

То есть при малых возмущениях парамeтpа ε(U) имеем:

δai = (q12/2k)∙[ ((Vi -dV) - (Vi + dV))/(Vi2 -dV2)] ≈ -(qi2/2k)∙(2dV/Vi2).                                 (13)

  Поскольку  k = С1b/ε1h, то (7) имеет вид:
δа = - (С1∙b/ε1∙h)∙V2dV                                                                (14)

 Следовательно, разность (iаз - iap) > 0 при «-b», при «+b» эта разность отрицательна. Иными словами, на любом «шаге» dV энергия, вносимая в диэлектрик при зарядке, равна энергии, отдаваемой им на dV при разрядке;знак разности определяется знаком выбранного коэффициента нелинейности. За цикл «ЗР» эта разностная энергия есть сумма δаi (14):

∆а = ∆U = ∑δаi = - (C1∙b/ε1∙h0) ∫V2∙dV = (C1∙b∙V3)/(3∙ε1∙h).                                         (15)
 
Или для единицы объёма:
∆U = - (ε0∙b∙E3/3).                                                                   (16)

Ясно, что в случае линейного диэлектрика (b = 0) этой энергии нет. При адиабатной зарядке, как следует из (5), когда энтропия S = const, имеем:
 
∆Uз = (ε∙εз∙E2/2) = S∙(Tз - T1)                                                    (17)
 
и для разрядки:
∆Up = S∙(Tp - Тз)                                                                       (18)

За цикл «ЗР» имеем:
∆U = S∙(Тз1з + Тр) = - S∙(T1-Tp).                                                  (19)
 
При b > 0, ∆U < 0, Тl > Тр (охлаждение диэлектрика).

При b < 0, ∆U > 0, Тр > Т1 (нагрев диэлектрика). 

Поскольку при b > 0, Тр < Т1    ( = Тс) (температура среды), то, нарушив адиабатность диэлектрика после цикла «ЗР», - вызовем нагрев его за счёт тепла окружающей среды (Тс > Тр). Далее можно вновь провести адиабатный цикл «ЗР» и т.д.

Следовательно, условием генерации энергий является положительная нелинейность диэлектрика по напряжённости поля.

Очевидно, всё вышеизложенное относится и к ферритам, и к магнито-диэлектрикам, если ∂µ/∂H > 0 (при замене обозначений).

При ∂ε/∂Е < 0 (∂µ/∂H < 0) - в этих материалах появляются потери энергий(+ dU), нагрев их.Канал их - нелинейность - новый, неизучавшийся вид потерь энергий.

Проведённые нами опыты с варикондами (∂ε/∂Е > 0) со всей очевидностью подтвердили, что Ар > Aз при нормальных условиях и зарядке их от источника постоянного тока.


Литература

1. Cычёв В.В. Сложные термодинамические системы. - М., «Наука», 1980.
2. Голицын Б.Б. Учёные записки Московского университета. ? 10, - М., 1893 г. (избранные труды, т. 1, М., 1960).
3. Чукова Ю.П. Антистоксова люминесценция и новые возможности её применения. - М., «Советское радио», 1980.
4. Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.A. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. - М., «ГИФМЛ», 1958, стр. 17-18.
5 Фельдбаум А.А. Введение в теорию нелинейных цепей. - М.-Л., «Госэнергоиздат», 1948.
6. Заев Н.Е. Заявка на открытие: «Охлаждение некоторых конденсированных диэлектриков меняющимся электрическим полем с генерацией энергии», ?32-0T-I0159; 14.11.79.
7. Заев Н.Е. Заявка на изобретение: «Способ преобразования тепловой энергии диэлектриков в электрическую», ?360I725/07(084905); 04.06.83.
8. Заев Н.Е. Заявка на изобретение: «Способ преобразования тепловой энергии ферритов в электрическую», ?3601726/25(084904); 03.04.83.

 
Москва. Декабрь, 1984 г.


Заев Николай Емельянович, - кандидат технических наук, действительный член Русского Физического Общества (1991г.).

 
Опубликовано: журнал «ЖРФМ», 1991, ? 1, стр. 49-52.



« назад

Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 89, Выпуск № 1 (2017г.)
ЖРФМ, 2016, № 1-12 (ЖРФХО, Т. 88, вып. № 4)
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 88, Выпуск № 3 (2016г.)
Шпеньков Г.П. Динамическая модель элементарных частиц. Видео лекция
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 88, Выпуск № 2 (2016г.)
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 88, Выпуск № 1 (2016г.)
Журнал
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 87, Выпуск № 3 (2015г.)
Журнал Русской Физической Мысли, 2015, № 1-12
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 87, Выпуск № 2 (2015г.)
Журнал Русского Физико-Химического Общества ЖРФХО, Том 87, Выпуск № 1 (2015г.)
Энциклопедия Русской Мысли. Том 24
Энциклопедия Русской Мысли. Том 23
Энциклопедия Русской Мысли. Том 22
Энциклопедия Русской Мысли. Том 21
Армянская секция Русского Физического Общества
Энциклопедия Русской мысли. Том 20
Энциклопедия Русской мысли. Том 19
Энциклопедия русской Мысли. Том 18
Энциклопедия русской Мысли. Том 16
Энциклопедия русской Мысли. Том 15
Энциклопедия Русской Мысли. Том 14
Энциклопедия Русской Мысли. Том XIII
Украинская секция Русского Физического Общества
Санкт-Петербургская секция Русского Физического Общества
Иркутская секция Русского Физического Общества
Новосибирская секция Русского Физического Общества
Катрен 12. ГМО - ГЕНОФАШИЗМ
Водородное топливо Юрия Краснова
Алиев А.С. Российская астрономия. Часть 2. - 2011г.
Жигалов В.А. Уничтожение торсинных исследований в России
ЭРМ 12: Колесников И.В. Природа глобальных катаклизмов. - 2010 г.
Алиев А.С. Российская астрономия. - 2010 г.
Открытое Заявление Президента Русского Физического Общества Родионова В.Г. Президенту Российской Федерации Медведеву Д.А.
ЭРМ 11: Оше А.И. Поиск единства законов природы (Инварианты в природе и их природа). - 2010 г.
ЭРМ 10: Петракович Г.Н. Биополе без тайн. Сборник научных работ. - 2009 г.
ЭРМ 1: Гриневич Г.С. Праславянская письменность. Результаты дешифровки. Том 1. - 1993 г.
ЭРМ 6: Хачатуров Е.Н. Элиминация значительной части ДНК... - 1995 г.
ЭРМ 3: Иванов Ю.Н., Иванова Н.М. Жизнь по интуиции. - 1994 г.
ЭРМ 4: Гудзь-Марков А.В. Индоевропейская история Евразии. Происхождение славянского мира. - 1994 г.
Два открытия
Официальный доклад Аполлон-11. Лунные карты составлены безграмотно
Ральф Рене. Как NASA показало Америке Луну
НЛО: соседи по Солнцу.16.05.2011
Бутусов. Раджа Солнце. Глория. 9.01.2012
Катрен 18. Технология спаивания
Фильм С. Веретенникова
Энциклопедия русской Мысли. Том 17

Ссылки:

rodionov@rusphysics.ru - ПОЧТОВЫЙ ЯЩИК РЕДАКЦИИ ЖУРНАЛА "ЖУРНАЛ РУССКОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ МЫСЛИ"
Главный редактор Родионов В.Г.
Денежные пожертвования направлять в Сбербанк РФ на карточку № 63900240 9014875013.


Rambler's Top100