Jeszcze raz o prądzie elektrycznym cz.25B

Finał. Tylko dla chcących myśleć.

 

To będzie dziwna seria wykładów. Każdy odcinek tej serii będzie się zaczynał od przypomnienia przedmiotu analizy, żeby każdy, w każdej chwili, mógł wrócić do analizowanej, a nie do swojej rzeczywistości.

 

Elektro-mani (ci, którzy uważają siebie za specjalistów od prądu) twierdzą, że prąd przemienny płynie w obwodzie przemiennie w dwóch różnych kierunkach. Żeby studenci nie musieli kombinować w jakich, akademiccy nauczyciele pokazali im to na rysunkach maszyny elektrycznej, służącej do jego generowania:

              

       Rys. 1                                                   Rys. 2

 

 

http://zoise.wel.wat.edu.pl/dydaktyka/Zasilanie_Urzadzen/1_Badanie_pradnicy_synchronicznej%20.pdf

 

Najpierw wydało mi się to dziwnie, ale po krótkiej analizie zorientowałem się, że to jest bzdura. Taka sama, jak sinusoida przebiegu napięcia lub prądu.

 

Pomimo długiej dyskusji i wielokrotnego przedstawiania jednoznacznych argumentów, nie udaje mi się złamać opóru tych specjalistów. Oni wiedzą lepiej. Przecież mają jakieś regułki (Lenza, prawej dłoni), za nimi stoją twardo równania Maxwella, etc, więc nikt im nie podskoczy.

 

Miażdżąca artyleria, a jednak  … podejmuję tą rękawicę.

 

Na prąd można patrzeć z różnych punktów widzenia:

 

– ze strony konsumenta – to ciągłość dostaw i rachunki za prąd;

 

– ze strony elektryków – to niezawodność systemów i wysokość zapłaty;

 

– ze strony nauki – to taki model, żeby się ciekawscy nie mogli przyczepić;

 

– i wreszcie z mojej strony – to taki model, żeby spełniał kryteria logiki i zdrowego rozsądku.

 

Chcę tego czy nie, budując swój model muszę się odwoływać do tego co już nauka osiągnęła, czyli jeśli chcę przeanalizować jakieś zagadnienie związane z prądem elektrycznym to muszę zacząć od tych aspektów do których odwołuje się nauka.

 

Ktoś podesłał mi skrypt do zajęć laboratoryjnych z elektryczności, więc gdy zobaczyłem, że został sporządzony i opublikowany w Wojskowej Akademii Technicznej, a nie w Wyższej Szkole Zawodowej w Pogolewie Wielkim, to rzuciłem się za jego studiowanie.

 

Oczywiście interesowało mnie najważniejsze zagadnienie związane z elektrycznością – generowanie prądu elektrycznego. Nie ma prądu – nie ma co mierzyć i nie ma co liczyć.

 

Zobaczmy co na ten temat piszą w skrypcie dla studentów WAT (z tego skryptu pochodzą rysunki generatora):

Rys. 3

 

Rys. 4

 

 

Jeżeli ramka wraz z walcem (Rys. 1.1a) zacznie się obracać, to w jej bokach czynnych ab i cd będzie się indukowało napięcie. Zwrot tego napięcia określa reguła prawej dłoni.

 

I ani słowa o SEM. I ani słowa o różnicy potencjałów. A jednak na rysunku prądnicy pojawiły się strzałki pokazujące kierunek w jakim płynie prąd:

 

– raz od kolca 1 przez żarówkę do kolca 2

 

– drugi raz od kolca 2 przez żarówkę do kolca 1.

 

Zwracam uwagę czytelników, że ani kolca, ani przewody nie są uziemnione!

 

Powtarzam: w skrypcie napisano, że wytworzyły się napięcia. Przeczytało ten skrypt wielu naukowców i studentów. Można przypuścić, że przeczytało go wielu Internautów. I co najważniejsze, zapoznało się z nim wielu czytelników mojego bloga.

 

I nikomu nie przeszkadza to, że autor skryptu tak lekko traktuje te momenty, które odpowiadają za tak ważne zjawisko, jak generowanie prądu elektrycznego.

 

A może on ma rację. Może tak właśnie trzeba pisać. Może nie ma żadnej różnicy potencjałów?

 

Przyjrzyjmy się tej ramce na zbliżeniu (rzut z góry na biegun S):

Rys. 5

 

 

Pozycja I – moment w którym ramka jest w pozycji neutralnej, tj, nie ma kontaktu z liniami magnetyczynmi.

 

Pozycja II i pozycja III – momenty w których ramka jest obszarze magnetycznym jednorodnym, tj takim, w którym ilość linii na jednostkę powierzchni bieguna jest stała.

 

Gdy ramka wchodzi w ten obszar, w którym linie dopiero zaczynają przechodzić przez ramkę, to faktycznie możemy powiedzieć, że przez bardzo krótką chwilę jest różnica w fizycznym obrazie aktywnego boku ramki, ale na nieszczęcie dla uczonych, ta różnica wyraża się prostopadle do osi ramki i znika, gdy ramka cała weszła w obszar magnetyczny.

 

Wszystkie linie magnetyczne przechodzą przez aktywny bok ramki a więc żaden z jej boków nie jest wyróżniony. Nie jest wyróżniony również zaden atom i elektron znajdujący się w tym obszarze. Popatrzmy na to z boku:

Rys. 6

 

 

I przypomnijmy sobie co pisał autor skryptu o napięciu.

 

Jeśli nawet ono powstało w aktywnych częściach boku ab i boku cd, to kierunek jego rozchodzenia się jest tak samo prawdopodobny w każdą stronę, co zilustrowałem na Rys. 1.1a. (strzałki wewnątrz ramki pokazują prawdopodobne, możliwe kierunki rozchodzenia się napięcia).

 

Pozostaje zadać sobie pytanie: A co to jest to napięcie i co ono może.

 

I na takie pytanie autorzy skryptu nie znajdą odpowiedzi. Przecież w ramce nic się nie dzieje z punktu widzenia fizyki.

 

My już wiemy, że dla przepływu prądu musi pojawić się różnica potencjałów. A różnica potencjałów wymaga różnicy koncentracji ładunków, a takiego zjawiska w takim generatorze nie da się wywołać!

 

Wniosek: W takiej prądnicy nie uda się wywołać przepływu prądu. W żadnym kierunku!!!

 

A prąd płynie!!!

 

Ja się pomyliłem? Możliwe. Czekam, aż ktoś mi tą pomyłkę pokaże. Jeśli jednak takiej pomyłki nie uda się znaleźć, to wniosek może być tylko jeden: mechanizm generowania prądu jest inny!

 

P.S.:

 

Przyjrzyjcie się wszyscy tej prądnicy, którą kolega Walewski podrzucił do dyskusji.

 

Niby wszystko już znacie w jej konstrukcji, ale jest tam jeden detal, który powinien wam się rzucić w oczy i pobudzić wasze myślenie.

 

Zamieszczam przekrój tej prądnicy i wycinek z jej przekroju, z tym fragmentem, na który zwracam waszą uwagę:

                    

Rys. 7                                                                                                          Rys. 8

 

 

Jeden z dyskutantów, omawiając tą prądnicę stwierdził, że jest obojętnie które z końców nazwiemy fazowymi, ważne, żeby to były końce 1,1,1 lub końce 2,2,2.

 

Skojarzenie tego, że prąd może płynąć w obydwu kierunkach, z takim stanowiskiem dotyczącym sposobu przesyłania prądu sprowokowało mnie do zaproponowania nowego systemu wykorzystania generatorów:

Rys.9

 

 

Ponieważ już niektórzy elektro-mani pukają się w czoło, więc pozwolę sobie wyjaśnić, jakimi przesłankami się kierowałem, gdy składałem taką propozycję.

 

Do mojego transformatora przychodzą tylko trzy przewody i wszystkie trzy są fazowe. Mogą to być przewody zaczynające się w punktach 1,1,1 prądnicy.

 

Ponieważ elektro-mani twierdzą, że po upływie 1/100 sekundy prąd zmienia kierunek i teraz pojawia się na przewodach 2,2,2, które do mojego transformatora i tak nie idą, to dlaczego tego prądu nie miałbym posłać na drugi transformator?

 

W związku z tym, mam konkretne pytanie do specjalistów:

 

Gdy ma się do czynienia z nowym generatorem, to w instrukcji montażu są pokazane zaciski 1 i 2, a sposób ich wykorzystania jako fazowe, czy jako zerowe, pozostawia się montażystom, czy producent z góry określa które zaciski będą w trakcie pracy generatora fazowymi?