Фундаментальные свойства тороидальных токовых структур.


© Евгений Александрович Григорьев

Фундаментальные свойства
тороидальных токовых структур.

Показано существование внешнего магнитного поля и структура внутреннего магнитного поля в тороидальных структурах с полоидальным током.


Как было показано в работе "Уравнения Максвелла", замкнутая электрическая цепь, реализующая возможность создания постоянного магнитного поля при помощи отдельного элемента тока, может быть трансформирована в тор.
Произведены численные расчеты магнитного поля (МП) тороидальных структур с полоидальным током (Рис. 1).



Рис. 1

Стрелками, обозначенными i , показаны векторы элементов тока. Рассматривались торы с отношением R / r ≈ 1 и R / r ≈ 2. Результаты расчетов выведены в виде графиков Кантора. Линии на графиках показывают сечение поверхностей уровня равной напряженности МП.
Направление вектора напряженности МП – перпендикулярно к плоскости изображения, так как силовые линии МП имеют исключительно азимутальную (или тангенциальную или касательную к окружности, которая лежит в плоскости XY и с центром на оси Z) составляющую.

Вначале рассчитывалось МП внутри тора.
Тор с отношением R / r ≈ 1 (Рис. 1).



Рис. 2

Тор с отношением R / r ≈ 2 (Рис. 3).



Рис. 3



Рис. 4

На графиках (Рис.2, Рис.4) видно, что структура МП внутри тора не соответствует структуре МП бесконечного прямого проводника с током, как считалось до сих пор в классической теории электромагнетизма. Эта структура МП соответствует полю, создаваемому отдельным элементом тока, расположенным в центре тора на его главной оси и направленным вдоль этой оси. График этого МП показан на Рис. 5.



Рис. 5

Затем было рассчитано МП вне тора в плоскости XZ в ее части Y`(см. Рис.3).



Рис. 6
Напряженность МП в плоскости Y' (y = 0) в виде графика Кантора.




Рис. 7
Напряженность МП вдоль прямой L - L; [ у = 0, x = const, B = f(z) ].

На графике (Рис.6) видно, что внешнее МП тора существует. График на Рис.7 выявляет особенность этого МП - три максимума и два нуля. Из этого следуют два возможных варианта взаимодействия двух торов при их осевом сближении : 1) вначале возникает их отталкивание, а после преодоления потенциального барьера - притяжение; 2) вначале притяжение, а затем стабилизация на некотором расстоянии. В обоих случаях система входит в состояние с минимальным магнитным потоком (минимальной энергией) и становится устойчивой.



Возможные варианты взаимодействия торов.
Вполне вероятный механизм нуклеогенеза из тороидальных структур.
Не хуже и не лучше аналогичной теории.



Расчет МП, создаваемого системой из двух соосных торов (Рис.8) показывает, что оно имеет минимум по трем координатам в центре системы (Рис.9). Все это показывает бесперспективность удержания плазмы внутренним МП в замкнутых ловушках с тороидальной конфигурацией МП типа “Токамак” и “Стелларатор” - удержание возможно только внешним МП системы из двух соосных торов произвольной конфигурации.



Рис. 8



Рис. 9

Предыдущие расчеты были сделаны для сплошных токовых поверхностей. Теперь сделаем расчет для тора, состоящего из отдельных прямоугольных витков с током (сегментированный тор) Рис.10. Это делается для проверки возможности воспроизведения МП сплошного тора полем сегментированных (реальных) торов. Графики – в условных единицах



Рис. 10

 
 
Графики зависимости напряженности МП Н по контуру L (Z = 0.1) от угла f.
Число витков NW равно 4, 6, 8 и 12 соответственно. Ампервитки постоянны.



 
 
Графики зависимости напряженности МП Н по контуру L (Z = 0.05) от угла f.
Число витков NW равно 4, 6, 8 и 16 соответственно. Ампервитки постоянны.

Из этих двух серий графиков видно, что силовая линия МП над секционированным тором является осесимметричной окружностью с волнообразной осевой составляющей. По мере увеличения числа витков и отдаления от тора ее форма все более приближается к форме силовой линии МП, создаваемого сплошной тороидальной токовой поверхностью - идеальной окружности.
Виток может может быть выполнен в виде обмотки.

     Графики, относящиеся к восьмивитковому сегментированному тору, подтверждены экспериментальными измерениями!

Эти измерения подтвердили существование подобного внешнего и расчетную структуру внутреннего МП.

В эксперименте, найден произвольный замкнутый контур L, не охватывающий токов (Рис. 10), по которому циркуляция вектора напряженности МП не равна нулю.      

Приведены, также, расчеты конфигурации МП торов с другой геометрией: треугольная, квадратная.
Сплошной тор  Клетка  Реальный тор
Версия для печати

ВОЗВРАТ

Besucherzahler
счетчик посещений