Анізотропний метадіелектричний перетворювач

Анотація

Мета роботи. Дослідження особливостей перетворення енергії електричного поля анізотропним метасередовищем при від’ємному значенні діелектричної проникності в одному з обраних головних кристалографічних напрямків.

Методи дослідження. Проведено дослідження із застосуванням методів фізико-математичного моделювання анізотропного метадіелектричного перетворювача; з використанням методів оптимізації функції залежності коефіцієнта перетворення m, анізотропного метадіелектричного перетворювача, від кута α між однією з кристалографічний осей і ребром пласитини а, при фіксованих коефіцієнтах анізотропії метадіелектричного матеріалу.

Отримані результати. Вперше досліджено особливості перетворення електричного поля анізотропним метасередовищем при від’ємному значенні діелектричної проникності в одному з обраних головних кристалографічних напрямків.  Установлено, що у момент прикладання до верхньої та нижньої граней анізотропної метадіелектричної пластини, яка є основою анізотропного метадіелектричного перетворювача, деякої різниці потенціалів  призводить до поляризації її об’єму та виникнення як поздовжньої , так і поперечної  складових вихрового електричного поля. Така ситуація веде до аксіального згортання її внутрішнього поля, яка у свою чергу зумовлює появу мікровихорів електричного поля, що подаються виразом         , де  – кругова частота обертання мікровихору, а знаки «+» та «–» – позначають напрямок його обертання. Такі аксіальні електричні мікровихори є ефективним механізмом, що перекачує енергію між фізичним вакуумом і в нашому випадку, анізотропною метадіелектричною пластиною переретворювача.

Проведено аналіз залежності коефіцієнта перетворення m цього середовища від значення анізотропії . Дослідження продемонстрували, що у інтервалі  величина m характеризується від’ємним значенням, а в інтервалі  – додатнім, це дозволило визначити області стабільного існування різних видів енергій.

Використання метадіелектричного матеріала в порівнянні із класичним характеризується значеннями m>1. Зазначимо, що в окремих випадках спостерігається аномальне зростання згадуваного коефіцієнта.

Наукова новизна. З використанням уявлень вихрової електродинаміки запропоновано механізм енергетичної взаємодії між  вихровим електричним полем анізотропного метасередовища та фізичним вакуумом.

Практична цінність. Запропоновано модель оригінальної конструкції анізотропного метадіелектричного перетворювача.  Визначено області його практичного використання у вигляді генераторів електрики, тепла та холоду, отримано розрахункові вирази для їх коефіцієнта корисної дії, що знаходиться в інтервалі η=0,5÷0,98, а температура охолодження може досягати температури рідкого гелію.