Теперь совместим наши представления об электрическом токе с положениями науки.

Электрический ток в проводнике возникает, если к концам проводника приложить точку недостатка («-») и точку переизбытка («+») энергии. То есть - точки с разной плотностью энергии межмолекулярного пространства. Понятно, что чем больше разность плотности, тем более мощные потоки энергии пройдут через сечение проводника.

∆Е/мм3 = Е1/мм3 – Е2/мм 3

Величина заряда, проходящего через сечение проводника, будет равна:

Езаряда=( Е1/мм3 – Е2/мм 3)×S

Езаряда= ∆Е/мм3 ×S

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД - есть количество энергии электротока, проходящее через сечение проводника. Определяется как произведение между сечением проводника и разницей плотности межмолекулярной энергии между точками переизбытка и недостатка энергии.

Допустим, что электрический заряд плотностью «∆Е/мм3», при сечении проводника «S», величиной заряда «∆Е/мм3 × S», прошел расстояние «L» между «+» и «-». Тогда общее количество энергии «∑E», которое переместится от «+» - к «-», будет равно:

∑E = ∆Е/мм3 × S× L

или:                                                                  ∑E = Eзаряда × L

Здесь есть один важный момент. Надо помнить, что к моменту приложения «+» и «-» к концам проводника, в проводнике уже существует определенная масса энергии межмолекулярного пространства «Епроводника». В момент возникновения электротока, в проводник - со стороны «+» - хлынет поток избыточной энергии. Там возникнет переизбыток энергии. А «-» наоборот, начнет выкачивать энергию из проводника. Там возникнет недостаток энергии.

В результате, в момент включения электротока, из проводника (в районе «+») в окружающее пространство начнет выделяться свободная энергия. Эта энергия есть электромагнитное поле проводника. В районе «-» в первый момент возникнет недостаток энергии. Этот участок проводника наоборот, начнет усиленно поглощать энергию из внешней среды.

Динамика электромагнитного поля такова: в момент включения электротока, электромагнитное поле возникает в проводнике у точки «+». И движется волной в сторону «-». При этом, скорость волны электромагнитного поля падает, а плотность энергии, наоборот – возрастает. По достижении середины проводника, электромагнитное поле достигает наивысшей силы. В этот же момент середины проводника достигает волна «-» - недостатка энергии, движущаяся со стороны «-». После этого скорость волны электромагнитного поля увеличивается, а плотность энергии - падает, и полностью исчезает, при достижении «-». Поскольку исчезает переизбыток и недостаток энергии, созданный собственной энергией проводника.

В момент выключения электротока, картина чуть другая. «+» и «-» исчезли, но осталась повышенная плотность свободной энергии в межмолекулярном пространстве проводника. Этот переизбыток выделяется в окружающее пространство, вновь создавая электромагнитное поле. Но как только этот переизбыток свободной энергии иссякнет, прекратит свое существование и электромагнитное поле проводника.

Но надо сказать: потоки энергии из проводника с электротоком – в окружающее пространство существуют всегда. То есть: электромагнитное поле проводника с током полностью не исчезает. Поскольку:

·               плотность энергии электротока всегда выше плотности энергии межмолекулярного пространства проводника и, тем более – плотности свободной энергии окружающего пространства;

·               скорость диффузии энергии из проводника – в окружающее пространство равна скорости света;

·               а скорость потоков электротока всегда меньше скорости света.

Благодаря разнице между скоростью света и скоростью электротока, часть энергии электротока диффузирует в окружающее пространство. Здесь мы видим закономерность: чем выше скорость электротока в проводнике, тем меньше степень диффузии энергии электротока в окружающее пространство (читай: тем слабее электромагнитное поле проводника) Диффузия полностью прекратится, лишь когда скорость электротока в проводнике сравняется со скоростью света. Это явление давно известно науке и называется «сверхпроводимость».

Возникает сверхпроводимость при температурах проводника, близких к абсолютному нулю.

Наличие таких сверхнизких температур в проводнике вообще означает, что свободной энергии в межмолекулярном и межатомном пространстве проводника чуть больше, чем в вакууме открытого космоса (температура – есть прямой показатель количества межмолекулярной анергии физического тела). Плотность свободной энергии – чуть выше константы плотности свободной энергии пространства. Из проводника «выкачали» свободную энергию, как выкачивают воздух из замкнутого объема.

Можно предположить, что в условиях такого жесточайшего дефицита энергии, плоско-каскадная структура атома сначала становится плоской, а, в конечной фазе - выгнутой в обратную сторону. Настолько уменьшаются уплотнения энергии позади единичных точек аннигиляции. И потокам энергии электротока теперь ничто не мешает беспрепятственно двигаться от «+» - к «-»: сгущения энергии позади общих точек аннигиляции атомов «спрятались». Отсюда: резкое возрастание скорости электротока в проводнике при сверхнизких температурах.

Уменьшение потерь энергии на создание электромагнитного поля проводника происходит и при повышении напряжения электрического тока. Это следует из наличия закономерности: скорость электротока в проводнике пропорциональна величине электрического напряжения. Чем выше напряжение в проводнике – тем выше скорость электротока в цепи, тем меньшие потери энергии на диффузию энергии в окружающее пространство проводника. Наоборот: чем ниже напряжение электротока в проводнике, тем меньше скорость этих потоков, тем большие потери энергии на диффузию.

А что есть сопротивление?

Электрическое сопротивление характеризуется как противодействие материала проводника прохождению по нему электрического тока. Электрическое сопротивление препятствует свободному потоку электротока в проводнике, замедляя скорость его движения. Электрическое сопротивление проводника создается сгущениями энергии позади точек аннигиляции внутри проводника и зависит от атомно-молекулярной структуры проводника.

Если мы возьмем поперечный молекулярный срез проводника, то мы увидим сотово-ячеистую структуру, как на приведенном ранее рисунке графена (глава «атомно-молекулярное строение веществ»). Размеры сот, количество их граней зависит от атомного состава. Но всегда это будет именно сотово-ячеистая структура. Такова закономерность построения атомно-молекулярной структуры химических веществ.

Потоки энергии электротока, проходя сквозь «соты» будут циклически тормозиться сгущениями энергии атомов. Вспомним, что цикл аннигиляции делится на две фазы: фазу поглощения энергии и фазу импульса движения. Соответственно: сгущение энергии позади точки аннигиляции увеличивается в фазу импульса движения и уменьшается в фазу поглощения энергии. (Проводник, как и любое физическое тело в галактике, всегда,  непрерывно аннигилирует энергию).

Резко увеличивающийся объем сгущения энергии в фазу импульса движения, согласно законам диффузии, «перекрывает» пространство «соты» для прохождения потоков энергии электротока.  А в фазу поглощения – «открывает дорогу».

Получаем что-то вроде клапана: цикличность процессов аннигиляции служит своеобразным пропускным клапаном для потоков электротока в проводнике. Замедляя их скорость движения, и увеличивая энергопотери на диффузию энергии во внешнюю среду.

При низкой плотности потоков электротока вся (или большинство) энергия электротока будет проходить сквозь проводник, задерживаясь у каждого «клапана». Вот и получаем низкую скорость потоков электротока. При высокой плотности потоков электротока, электроток «продавит» «клапана», а скорость потоков электротока замедлится на величину, обратно пропорциональную величине плотности электротока. 

Теперь представим срез проводника с иной атомно–молекулярной пространственной структурой. Где молекулы образуют как бы кластеры или кристаллы, и в которых большинство атомов ориентированы уже в сторону ближайшего края кластера. Тогда структура вещества уже не будет столь монолитной. А, как бы – чешуйчатой, зернистой. Где каждая «чешуйка» - кластер (кристалл) - всей своей поверхностью будет поглощать энергию. А все индивидуальные сгущения энергии будут располагаться внутри кластера.

Получаем значительно более высокую плотность энергии сгущения внутри кластера в каждую фазу импульса движения цикла аннигиляции.

Такая череда кластеров полностью перекроет путь потокам электротока. И мы видим чистый диэлектрик.

Если электроток проходит по проводнику достаточно длительное время, потери энергии электротока на процессы аннигиляции внутри проводника начнут увеличиваться.

Немного отвлечемся от темы. Потери энергии электротока  в проводнике двоякого рода:

1.            Потери на компенсацию сил гравитации. Проводник, как и любое физическое тело во вселенной обладает силой гравитации. То есть – силой притяжения, создаваемой потоками энергии в окружающем пространстве, направленными ко всем точкам аннигиляции проводника. При прохождении, по проводнику, электрического тока, точки аннигиляции проводника забирают необходимую, им, «гравитационную» энергию, из потоков электротока. Компенсируя, таким образом, потоки энергии из окружающей среды.

2.            Потери на диффузию энергии электротока во внешнюю среду. Вызваны разницей скорости электротока в проводнике (всегда меньше скорости света) и скоростью диффузии энергии во внешнюю среду (всегда равна скорости света). Это мы рассмотрели чуть выше.

При достаточно длительном потоке электротока в проводнике потери на компенсацию сил гравитации начнут увеличиваться. Причина проста: Плотность энергии электротока всегда выше плотности межмолекулярной энергии проводника. В районе точек аннигиляции проводника эта более высокая плотность энергии создает эффект повышения скорости. И точки аннигиляции начинают сворачивать энергию более высокими темпами. В результате с атомами проводника происходят процессы, обратные тем, которые происходят при понижении температуры:

Увеличивается количество энергии в сгущении позади точки аннигиляции, увеличивается зона действия сил отталкивания, сужается зона действия сил притяжения. Атом стремится принять форму шара. Все большая его поверхность превращается в зону действия сил отталкивания.

Расстояния между атомами увеличиваются, расстояния между молекулами увеличиваются. Термометр фиксирует разогрев проводника. При дальнейшем увеличении напряжения проводник начинает плавиться. Это означает, что расстояния между молекулами стали слишком большими и сотово-ячеистая структура  начала разрушаться.

Именно по этой причине в промышленности и в быту развитие получило применение переменного тока, где электроток подается не непрерывно, а импульсами. Что резко уменьшает потери электроэнергии на компенсацию сил гравитации проводника.

Итак, мы видим, что каждое химическое вещество, обладая индивидуальной атомно-молекулярной структурой, обладает и индивидуальным сопротивлением. В науке его называют «ρ  – удельное сопротивление материала проводника».

Удельное сопротивление «ρ» показывает именно сопротивление материала проводника. И принципиально может выражаться как коэффициент замедления скорости электротока:

ρ= C / V

«Электрическое сопротивление» - не есть поглощение энергии электротока атомами или молекулами проводника. А есть именно процесс замедления потоков энергии электротока:

Чем в  большей степени материал проводника замедляет потоки энергии электротока, тем выше его удельное сопротивление.

При максимальных значениях «ρ» - удельного сопротивления - мы видим диэлектрики. Хотя, строго говоря, и диэлектрики пропускают через себя потоки электротока. Только эти потоки ничтожны. Деление химических веществ на проводники и диэлектрики – несколько условно и зависит только от того, с какой скоростью химическое вещество способно пропускать через себя потоки межмолекулярной энергии.

В проводниках скорость потоков электротока соизмерима со световой. В диэлектриках – на много порядков меньше скорости света.

Величина «R» - полного сопротивления проводника (электрической цепи) представляется как сумма «∑ρ» - зависит и от длины проводника:

R= ρ × L

где

R – сопротивление всей длины проводника (электрической цепи);

ρ – удельное сопротивление проводника;

L – длина проводника.

V-  реальная скорость потоков электротока в проводнике;

C – скорость света.

В конечном счете, полное сопротивление проводника (электрической цепи) сводится к замедлению скорости электротока. Поэтому, величину полного сопротивления проводника (электрической цепи) также можно выразить как коэффициент замедления скорости электротока. Только величина этого коэффициента увеличится пропорционально длине проводника:

R= L×C / V

При «V» равном «C», коэффициент «ρ» равен единице. А мы получаем абсолютную сверхпроводимость.

R =1

Длиной проводника здесь можно пренебречь, поскольку в данном случае проводник не обладает удельным сопротивлением.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ  - есть коэффициент замедления потоков электрического тока в проводнике. Замедление создается сгущениями энергии позади точек аннигиляции внутри проводника и зависит от его атомно-молекулярной структуры. Электрическое сопротивление проводника равно отношению произведения длины проводника и скорости света – к реальной скорости потоков электротока в проводнике:

R = L×C / V

Вернемся к нашей формуле электрического заряда, который пройдет от «+» - к «-»:

∑E = ∆Е/мм3 × S× L

 или:

∑E = Eзаряда × L

При этом, в единицу времени через сечение проводника будет проходить количество энергии:

∑E/t = Eзаряда × L / t

Поскольку   «L/t» = «V»  скорости электротока в проводнике», то:

∑E/t = Eзаряда × V

Величина «∑E/t» показывает количество энергии, проходящее через сечение проводника в единицу времени. Согласно классической физике эта величина – есть сила тока «I».

СИЛА ТОКА в проводнике есть количество энергии, проходящее через сечение проводника в единицу времени, и определяется как произведение величины заряда, проходящего через сечение проводника  и скорости электротока в проводнике.

«I»  = Eзаряда × V

Отношение «L/t» - скорость движения электротока в проводнике, соизмерима со скоростью света «С». Но, увы, достигает ее только теоретически, или в условиях сверхпроводимости. В обычной практике, как мы знаем, скорость потоков электротока замедляется сопротивлением проводника «R» и будет равна «V». При этом, всегда: «V<С». При скорости потоков электроэнергии в проводнике, равной скорости света, наше выражение будет другим:

∑Eс /t  = Eзаряда × V × R

Ic = I × R

где  «Ic» - есть сила тока в проводнике (электрической цепи), при скорости электротока, равной скорости света.

Ic  = Eзаряда × V × ρ × L

Но в классической физике величина «I × R» определяется как «напряжение», «разность потенциалов» - «U». И мы приходим к парадоксальному выводу: напряжение «U» в проводнике (электрической цепи), на самом деле, есть сила тока «Ic», которая была бы, если бы скорость электротока в проводнике равнялась скорости света.

Ic = U

U  = Eзаряда × V × ρ × L

Если возьмем значение «ρ = C/V», то получим:

Ic  = Eзаряда × C× L

Длиной проводника, при C=Vпренебрегаем, поскольку в этом случае сопротивление проводника отсутствует. И, автоматически: значение длины проводника также теряет смысл.

U = Eзаряда × C

НАПРЯЖЕНИЕ электрического тока (разность потенциалов) – есть количество энергии (величина заряда), которое должно проходить через сечение проводника в единицу времени на скорости света, и определяется:

·              как произведение скорости света и величины заряда, проходящего через сечение проводника.

·              или как произведение величины заряда, проходящего через сечение проводника, реальной скорости электротока и удельного сопротивления проводника.

U  = Eзаряда × V × ρ

Мы видим, что реально, сила тока и напряжение - есть одна и та же физическая величина. И только благодаря разным способам их измерения, наука определяет их как разные физические величины.

Начнем с того, что напряжение всегда измеряется на концах цепи, параллельно электрической цепи. То есть, если не учитывать величину сопротивления самого вольтметра, то, мы замеряем величину потока энергии, которая могла проходить вне электрической цепи  и со скоростью света.

Сила тока всегда измеряется включением амперметра в цепь последовательно, то есть: включением амперметр в саму цепь. Здесь мы замеряем величину потоков энергии, которые уже прошли по электрической цепи через потребителя.

Даже устройство этих двух приборов  - амперметра и вольтметра – принципиально одинаково. Можно сказать, что они отличаются друг от друга только градуировкой шкалы.

Смысл двух способов измерения одной и той же величины:

·               Напряжение показывает величину электрического тока, подаваемого потребителю.

·               Сила тока показывает величину электрического тока, с учетом всех расходов энергии. 

А дальше – дело простой арифметики. Можно складывать эти показатели, можно вычитать, можно умножать. Конечный результат будет один: мы узнаем остальные характеристики электрического тока и его расходы в электрической цепи.