Законът на Ом като частен случай на закона - Всичко е комуникативно

Академия на основните науки

Законът на Ом като частен случай на закона "Комуникативно всичко"

В.В. Дикусар, доктор на физико-математическите науки, Изчислителен център. А.А. Дородницин RAS; Професор, A.A. Тюняев, президент на Академията за фундаментални науки

Нека си припомним основните изводи. Първо, всяко взаимодействие между два организма се осъществява в рамките на общ комуникативен поток за тези организми. Второ, броят на комуникативните струи е ограничен само от възможностите на даден организъм. Трето, векторно се сумират резултатите от взаимодействията, осъществявани от организмите по всеки от комуникативните потоци.

Формулировката на закона „всичко е комуникативно” е следната:силата на взаимодействие между два организма е векторната сума на комуникативните взаимодействия, които се осъществяват между два организма; то е право пропорционално на произведението по двойки на стойностите на комуникативните параметри от същото естество, с които организмите взаимодействат, и обратно пропорционално на квадрата на дължината на всеки комуникативен поток(1) (тук организъм е набор от информация, ограничен от контролна матрица [2]).

където:Fij– сила на взаимодействие между два организмаiиj;s– матрица на коефициентите на пропорционалност в зависимост от характера на взаимодействието;OsiиOsjса взаимодействащи си организми;rij– разстояние между организмите.

Във физиката специфични проявления на този закон са законът на Кулон и законът на Нютон за гравитацията. И двете с еднаква форма на писане, но всяка според своя - един - комуникативен поток: законът на Кулон - за електрическото взаимодействие, законът на гравитацията на Нютон - за гравитационното взаимодействие. През 2009 г. по частен случайзаконът „всичко е комуникативно”, който описва три комуникативни потока на взаимодействия между елементарните частици – m (маса), J (спин), e (електрически заряд), – е изградена Периодичната система на елементарните частици [7].

Но в тези специални случаи се разглеждаше само взаимодействието на организмите в зависимост от техните комуникационни възможности и не се отчиташе влиянието на характеристиките на „разстоянието“ между тях. Междувременно при реални взаимодействия такива характеристики винаги присъстват, така че трябва да се вземат предвид.

В този раздел разгледайте закона на Ом, който установява, чесилата на постоянния електрически ток I в проводника е право пропорционална на потенциалната разлика (напрежение) U между две фиксирани точки (секции) на този проводник(2):

където:I– сила на постоянен електрически ток;U– потенциална разлика (напрежение) между две точки на проводника;R– коефициент на пропорционалност – електрическото съпротивление на проводника, в зависимост от геометричните и електрически свойства на проводника, температура и др.

случай

Ориз. Графично представяне на най-простата електрическа верига.

В диференциална форма законът на Ом е написан като (3):

където:j– вектор на плътността на тока; σ е специфичната проводимост;E– вектор на напрегнатост на електрическото поле.

Всички количества, включени в това уравнение, са функции на координатите и като цяло времето. Ако материалът е анизотропен, тогава посоките на векторите на плътността и интензитета на тока може да не съвпадат. В този случай проводимостта е рангов тензор (1, 1).

Законът на Ом може да бъде просто обяснен с помощта на теорията на Друде (4):

,(4)

където:σ–електропроводимост;n– концентрация на електрони;e0– елементарен заряд;τ– време на релаксация на импулса (времето, през което електронът „забравя” в каква посока се е движил);mе ефективната маса на електрона.

Законът на Ом в сложна форма е валиден и за синусоидални квазистационарни токове (5):

къдетоZе общото комплексно съпротивление, равно наZ = R+ iX;Rе активно иiXе реактивното съпротивление на веригата. При наличие на индуктивностLи капацитетСв квазистационарната токова верига на честотаωреактивно съпротивлениеХ = Lω–С/ω.

Законът на Ом за променлив ток се изчислява по различен начин. Ако токът е синусоидален с циклична честота ω и веригата съдържа не само активни, но и реактивни компоненти (капацитети, индуктивности), тогава законът на Ом се обобщава; количествата, включени в него, стават сложни (6):

където:U = U0e iωt– напрежение или потенциална разлика;I– сила на тока;Z = Re–iδ– комплексно съпротивление (импеданс);R = (Ra 2 +Rr 2 ) 1/2– импеданс;Rr = Lω – C/ω– реактивно съпротивление (разлика между индуктивно и капацитивно);Ra– активно (омично) съпротивление, независимо от честотата;δ = –arctg Rr/Ra– фазово отместване между напрежение и ток.

От анализа на изразите (3) - (6) виждаме, че физическата същност на процесите, описани от закона на Ом, е в равнината на взаимодействие на два електрически заредени полюса, между които се образува напрежение, образува се ток с определена сила, който от своя странаобрат, зависи не само от големината на напрежението, но и от величината и свойствата на комуникативния поток, свързващ тези полюси.

Това, което е в числителя на израз (3) и се обозначава с думата "напрежение", е аналогично на изписването на "Σs sOsiOsj" в израз (1). В този случай всекиOsiиOsjобозначават полюсите, между които се образува напрежението. Лявата страна на израза (3) - "сила на тока" - съответства на лявата страна на израза (1). А останалият знаменател - R - в израз (3) съответства на "rij 2" в израз (1) (Ohm е равно на електрическото съпротивление на проводника, между краищата на който има напрежение от 1 волт при постоянен ток от 1 ампер).

Електрическото съпротивление R характеризира съпротивлението на част от електрическата верига срещу разпространението на електрически ток и се дължи на трансформацията на електрическото взаимодействие в други видове (в кинетично взаимодействие или термично - активно съпротивление; в електромагнитно - реактивно (5), (6)).

  1. 1. Законът на Ом е частен случай на закона Комуникативно всичко.
  2. 2. Неговата отличителна черта е, че законът на Ом позволява да се вземат предвид особеностите на влиянието на вътрешната структура и вътрешните свойства на комуникативния поток (съпротивление).

  1. Дикусар В.В., Тюняев А.А. Законът "всичко е комуникативно" като първи фактор за обобщаване на взаимодействия от различно естество // "Динамика на нехомогенни системи" / Изд. член-кореспондент РАН Ю.С. Попкова // Трудове на ISA RAS. 2009. № 42 (1). стр. 55 - 65.
  2. Тюняев А.А., Организмите - фундаменталната основа на всички науки. Том I. - М .: Ин, 2004.
  3. Kapitsa S.P., Kurdyumov S.P., Malinetsky GG, Синергетика и бъдещи прогнози / Кибернетика: неограниченвъзможности и възможни ограничения. – М.: Наука, 1997.
  4. Kapitsa S.P. Колко хора са живели, живеят и ще живеят на Земята. Есе по теория на човешкия растеж. – М.: Междунар. образователна програма, 1999г.
  5. Podlazov A.V., Теоретичната демография като основа на математическата история. – М.: ИПМ им. М. В. Келдиш РАН, 2000 г.
  6. Тюняев А.А., Математически методи за изчисляване на взаимодействията между археологическите обекти. "Органимика", 2009. - № 1 (17).
  7. А.А. Тюняев. Периодична система от елементарни частици // Организмите - фундаменталната основа на всички науки. Том III: Физика / Под редакцията на д.ф.-м. н.с., проф., академик на Руската академия на естествените науки О. А. Хачатурян. – М.: Спутник+, 2009.