De EM-rotator
Als je geïnteresseerd bent in natuurkunde, moet je “Unbelievable“!
Wanneer beide massa's niet verbonden zijn door een star, massaloze staaf en geladen massa's zijn, zoals het elektron (Me) en het proton (Mp) in het waterstofatoom, moeten de bovenstaande eigenschappen van de mechanische vrije rotator ook geldig zijn in stabiele situaties.
Om een gratis EM-rotator met stabiele banen te verkrijgen, moet de functie van de masseloze staaf worden overgenomen door de krachten die werken op elektronen en de kern in het atoom. Alle krachten moeten worden geneutraliseerd/gelijkgesteld tijdens de rotatie van het elektron rond het proton op elk moment.
In een stabiele situatie moeten de volgende mechanische voorwaarden voor proton (Mp) en elektron (Me) in het waterstofatoom geldig zijn:
De centrifugale kracht Fc, die evenredig op proton en elektron werkt, moet gecompenseerd worden door interne krachten; de elektrostatische kracht Fe.Fc) wordt gecompenseerd bij altijd de elektrostatische kracht (Fe)
De extra mechanische vereisten voor de stabiele EM-rotator zijn:
en
De evenwichtoplossing voor de vrije en stabiele EM-rotator is:
(1)
Waar Re is de afstand van het elektron tot het rotatiepunt van het systeem (figure 1), Me de massa van het elektron, Mp de massa van het proton, Ve de rotatiesnelheid van het elektron, e de elementaire lading van het elektron en εo de diëlektrische constante in vacuüm.
Opmerking: In de eerdere hoofdstukken werd de elementaire lading van het elektron “Qe” genoemd. In dit hoofdstuk wordt de elementaire lading van het elektron “e” genoemd omdat dat in natuurkundige artikelen het normaal gebruikte symbool is voor de lading van een elektron.
Deze vergelijking beschrijft de straal Re van het kringende elektron als functie van de rotatiesnelheid Ve in de situatie waarin het systeem stabiel is (dE/dt=0) en de kringingssnelheid constant is (dVe/dt=0). Bij het analyseren van deze vergelijking zien we dat voor elke snelheid van het elektron Ve een mogelijke oplossing Re.
De situatie in figure 1 schetst eveneens de situatie waarbij het elektron en het proton beide in een stabiele baan rond Odraaien. De elektrostatische kracht Fe compenseert nu de centrifugale kracht Fc.
Aangezien er voor elke snelheid van het elektron Ve ook een baanafstand Re bestaat waarin alle krachten in evenwicht zijn, bestaan er oneindig veel oplossingen en zijn er geen theoretische oplossingen op basis van dit model die overeenkomen met de werkelijkheid van vaste energieniveaus.
Het proton en het elektron hebben, naast massa, ook een lading. Omdat proton en elektron niet relatief ten opzichte van elkaar bewegen in een stabiele baan, ontstaan er geen geïnduceerde magnetische velden.
Het bewegende elektron en proton zouden elk een elektrische stroom vormen wanneer de centrifugale kracht niet (volledig) wordt gecompenseerd door de elektrostatische kracht. De door het elektron en de kern geïnduceerde magnetische velden, wanneer er geen elektrostatische kracht is (Fe=0), zouden een maximale magnetische kracht Fm tussen proton en elektron veroorzaken gelijk aan:
Deze magnetische kracht Fmis, wanneer relevant, verwaarloosbaar ten opzichte van de elektrostatische kracht Fe. De kernkrachten zijn verwaarloosbaar op de moleculaire afstand.
Een bewegende lading bevat dynamische energie in de vorm van magnetische energie. Het Rutherford‑model werd als onstabiel beschouwd omdat de ronddraaiende elektronen rond de kern energie zouden verliezen door straling uit te zenden; daarom werd een stabiele EM‑rotator zoals het Rutherford‑model als onmogelijk gezien. Een bewegende lading kan straling uitzenden en energie verliezen, maar het is niet waar dat een bewegende lading onder alle omstandigheden energie moet verliezen. We verwijzen naar het artikel “The Equivalence of magnetic and Kinetic Energy” waarin wordt bewezen dat beide energievormen identiek zijn. Een bewegende massa kan oneindig cirkelen zonder energie te verliezen en dat geldt ook voor een lading. Wanneer er een overvloed aan energie is, kan een lading oscilleren. Deze oscillatie‑energie is redundante energie en kan daardoor elektromagnetische straling induceren/uitzenden.
Volgende hoofdstuk: The Energy Level of the Hydrogen EM-free Rotator Atom
