Обратный импульс в катушке

Механическая аналогия данного опыта это гидравлический удар, где  вода разгоняется под действием веса или внешнего источника давления, ускоряется, а затем резко останавливается, в результате получаем резкий обратный импульс, который усиливает прямое давление. Такой импульс можно так же назвать ударной волной, отличной от обычной, так как она имеет свойство усиливаться сопротивлением, т.е. использовать встречное давление, энергию для его же преодоления. Поэтому гидравлический удар в водопроводных трубах стараются избегать, чтобы не повредить трубы и пр.

Рис.1. Принципиальная схема.

Катушка намотана на пластиковой трубе диаметром 5 см (водопроводная), 12 витков акустического кабеля от колонок, прозрачная изоляция, многожильный толстый медный провод. Генератор простейший на TL494 (скачать схему) использовал однопериодный вариант схемы, ВЧ мощный МОП транзистор, который работает в ключевом режиме (вкл./выкл.). Питание через понижающий трансформатор, выпрямительный мостик диодный на выходе и конденсатор Cф сглаживающий пульсации. Ниже принципиальная электрическая схема.

Сопротивление (шунт) R=15 Ом для измерения тока в катушке используется подстраиваемый потенциометр  типа ППБ-15, с бифилярной намоткой на цилиндр, чтобы исключить влияние самоиндукции проводника на ВЧ, значение выставлено в районе 1 Ом.

Голубым каналом смотрим напряжение, самоиндукцию на катушке, желтым ток на сопротивлении в цепи катушки.

Осциллограмма 1.

И увеличено обратный импульс на осциллограмме 2 и 3.

Осциллограмма 2,3.

Мы видим, что когда ток останавливается после закрытия транзистора VT1, напряжение при этом на катушке повышается и становится около 30 В (питание 6,4 В) и потом ток как будто начинает идти обратно (минус на желтом графике), но напряжение на конце катушки продолжает расти, что странно, должно быть обратное и в пике доходит до 300 В!!! То есть напряжение повышается в 10 раз. Ток и напряжение при этом оказываются в фазе. Это можно объяснить только движением положительных зарядов (позитронов +p) из источника в катушку. Формируется обратное магнитное поле или обратный вихрь, который двигает сначала позитроны, как это показано ниже на рисунке, а потом электроны (на рисунке этого не показано) при этом создавая эдс (Eis) в направлении от источника.

Рис.2. Формирование позитронного тока в катушке.

На рисунках показываю доминирующий вихрь, вторую парную силу для наглядности упускаю. Возникает положительная обратная связь (ПОС), обратная волна усиливает сама себя. И возникает данный эффект благодаря току в источник, так как катушка толстая, емкостная и однослойная, то рывок тока провоцирует обратное магнитное поле, позитронное и оно за счет ПОС усиливается и поэтому напряжение растет. Но рано или поздно оно перестает расти, так как процесс роста качественный, не количественный, энергия растет в высоту, но уменьшается в длину, т.е. по времени. И тогда начинается обратный процесс, формируется прямое магнитное поле или вихрь, который двигает сначала электроны в катушку, это уменьшает напряжение на конце линии с 300 до 7 В. На рисунке опять покаазн только доминирующий вихрь.

Рис.3. Формирование электронного тока в катушке.

После импульса мы видим линейно тормозящийся ток из катушки в источник, остатки энергии катушки его создают, замыкая цепь через обратный диод VD1, обычный электронный ток (на рисунках не показана эта фаза). Но дальше мы видим опять странный момент, когда нам кажется, как будто ток идет из источника, при закрытом транзисторе VT1 и диод VD1 включен в обратном запирающем направлении!!! На самом деле мы опять получаем позитронный ток. Ниже показано как он формируется.

Рис.4. Возникновение линейного позитронного тока в источник.

Мы видим, что на самом деле позитроны идут в источник, именно поэтому диод VD1 открыт, а нам кажется по шунту, что ток идет из источника, потому, что позитронный ток на шунте имеет обратное направление! А формируется позитронное магнитное поле благодаря накопленной энергии катушки и так же обратному рывку тока после остановки электронного тока. Но в данном случае ПОС сильной нет, поэтому ток идет линейно. Это и есть та самая обратная волна, в то время как позитронный ток в импульсе можно назвать ударной волной.

Посмотрим напряжение на источнике питания, чтобы понять, что происходит с потреблением энергии. Емкость фильтра Сф= 100 мкФ выбрана не большая умышленно, чтобы видно было влияние тока на напряжение источника.

Рис.5. Измерение напряжения на блоке питания.

Осциллограмма 4.

На графике выше ноль по вертикали для голубого графика (напряжения) сдвинут вверх, слева треугольником «2» это отмечено, чтобы лучше видеть изменение напряжения на питании. Когда транзистор открывается, ток в катушке разгоняется, мы видим падение напряжения на источнике, потребление энергии происходит.

В момент обратного импульса мы видим рост напряжения, это объясняется воздействием эдс катушки на источник.

Причем после импульса мы видим, что напряжение на питании даже больше, чем оно было до открытия транзистора!!! Но потом обратный  линейный ток уменьшает заряд Сф, так как эдс катушки направлена против источника.

Очевидно, что ток ведет себя не так как нам рассказывают в физике, все сложнее и связано это с позитронным током или отрицательной энергией, их взаимодействием между электронным током и позитронным. Данный опыт наглядно показывает, что позитронный ток в проводниках существует, причем как обратный, т.е. встречный, так и ударный.

Но стоит помнить, что ток всегда движет два типа заряда, сначала идут электроны и тут же следом позитроны или наоборот, поэтому движение зарядов на источник питания или зарядки конденсаторов не влияют… Смотреть потребление нужно по направлению эдс и не забывать, что позитронные токи имеют обратное направление, по отношения к обычному току.