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新『コロンブスの電磁気学』(第8巻)
「アースに対する誤解」へのご案内

 

201924日 宇佐美 保


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先ずは、本著の「まえがき」を掲げさせて頂きます。

 

まえがき

本著は、別冊「新『コロンブスの電磁気学』(第3巻 縦列接続の登場)」中の『第11章 隣接伝送路へのマイナス反射波の発生に関する考察』に於ける考察が不十分で(と申しますか、不適切でも)ありましたので、この件に関して、更なる実験測定を繰り返し考察し直し、新たに“隣接伝送路へのマイナス反射波の発生に関する”理論構築を行いました。


 この結果、隣接伝送路、そして、その伝送路を構成する信号線/グランド線が、入力伝送路の信号線/グランド線とペアを組む伝送路ともなり、共に、縦列接続の関係を有しつつ、入力伝送路に並列接続された伝送路であることをはっきりと確認できました。


 そして、この関係が、各伝送路の信号線/グランド線間に誘電体が挿入された伝送路系(一般的には、ガラスエポキシ基板の両面に導体を配置した伝送路系)に於いても、生じる関係であることも確認しました。

 従って、隣接伝送路(等)から、特定の周波数に限定されずに、一寸した細工で、入力信号と同形の電圧波形を有する出力信号が得られることも判明しました。


 その上に、二本の導体の隣接伝送路ではなく、一本の導体のみでも、電磁界(電磁子、並び、電界子)の渦の中に置かれる状態で、その一本の導体にも、電流が流れることも確認できました。 


 このような状況からも、“電流とは、導体内の電子とか電荷の移動”ではなく、“電流は、導体の有する反磁性的性質(合わせて自由電子)と、導体に向かう電磁子集合体(一般的には電磁波と考えられている)との共同作業の結果発生する現象”であることがはっきりと確認されるのです。

 更には、「アースを有する電源等に於ける、アースの問題点」は実験測定しつつ、その問題点も指摘しました。

従って、少なくとも電気の本質を探究するには、先ずは「アース」の問題を避ける(「アース」を無くす)ことが必要と存じます。

(但し、現状では「アース」を無くすことが、一般的に困難なので、本著では電圧の観測は差動プローブ(これでも、不十分な状態はありますが)を用いて行っております)

 本章に於いては、先に出版しました拙著「新『コロンブスの電磁気学』「第3巻 縦列接続の登場」」に於ける『第11章 隣接伝送路へのマイナス反射波の発生に関する考察』を改めて実験再考察致しました。前著同様に「写真:1&図:1」に示します直径5mmの長さ1㍍の銅の丸棒を4本用いて、入力並び隣接伝送路の特性インピーダンス値が50Ωとなるように導体間隔(約0.7mm)を調整した伝送路系を使用し、実験測定した結果並び考察を補足しました。

(両伝送路の信号線同士、又、グランド線同士の導体間隔も同様に、約0.7mmとしました)

写真:1 
 

更に、電源(パルスジェネレータ)から入力伝送路へ電気信号を入力した場合の各伝送路に於ける電圧測定の際には、差動プローブの先端を次の「図:3」のように接触しました。

(この伝送路系の概略図は、先の「図:1」を正面から見た状態に相当致します。

そして、先の図中の記述のように、「A伝送路」は「入力/隣接伝送路の信号線同士」、「B伝送路」は「入力/隣接伝送路のグランド線同士」が形成する伝送路です)

 

このように各伝送路の電圧変化を同時に測定することで“入力伝送路並び隣接伝送路の各信号線が形成する「A伝送路」と、「隣接伝送路」、並びに、入力伝送路並び隣接伝送路の各グランド線が形成する「B伝送路」3組の伝送路が縦列接続された状態で、入力伝送路」に対して、並列接続されている”事実が「本章」に於いて実証されるのです。

(注:パルスジェネレータから入力電流共々出力されるトリガー電流のオシロスコープへの到達時点を基準として、1本の差動プローブによる各測定結果の同時性を確保しました)


 表:2 電圧変化測定結果の上からの表示順序(500mV/目盛 2ナノ秒/目盛)
 

1)入力伝送路

24+5+6縦列接続された伝送路の電圧変化の和

312(「入力伝送路の電圧変化」-「縦列接続された伝送路の電圧変化の和」

4A伝送路信号線同士

5)隣接伝送路

6B伝送路グランド線同士
 

   測定結果:4 入力伝送路末端隣接伝送路近端に50Ω抵抗体をセット 
    測定結果:4-1 隣接伝送路末端(遠端):50Ω抵抗体で整合終端処理
  0cm地点   33.3cm地点  66.7cm地点  100cm地点
1)入力伝送路

24+5+6


312

4A伝送路信号線同士

5)隣接伝送路

6B伝送路
グランド線同士
 
       

この結果に見ますように、前著で確認されたと同様に
“「
1入力伝送路」の電圧波形(電圧値)縦列接続の関係を有するこれら3組の「A隣接B」伝送路との伝送路の電圧波形の合算値
即ち「(
2)「4+5+6に等しい事(両者が並列関係にある)が、伝送路上の観測位置を変化させても、同様に確認することが可能です。

この背景として、16の測定結果の内、特に、表示された結果の上から3段目の3)表示値が常にゼロであることに注目して下さい。

(∵ 3120

(即ち、1):「入力伝送路」の電圧波形(電圧値)

2):各A隣接B」伝送路の電圧波形(電圧値)の合算値

 

 勿論、隣接伝送路には、入力伝送路と同形の電圧波形と、又、それを相殺する逆相波形の電圧も発生しています。


ところが、隣接伝送路近端、並び、遠端をオープン状態にした状態で、同様に電流を流すと、
1入力伝送路」の電圧波形(電圧値)縦列接続の関係を有するこれら3組の「A隣接B」伝送路との伝送路の電圧波形の合算値
が同様に得られますが、次の結果を得ます。

   測定結果:5 隣接伝送路近端、並び、遠端をオープン状態にした場合
    測定結果:5-1 入力伝送路末端:50Ω抵抗体で整合終端処理
  0cm地点   33.3cm地点  66.7cm地点  100cm地点
1)入力伝送路

24+5+6


312

4A伝送路信号線同士)

5)隣接伝送路

6B伝送路
グランド線同士
 
       

即ち、「5)隣接伝送路」も「4)A伝送路信号線同士」、「6B伝送路グランド線同士」も「入力伝送路と同形の電圧波形」を観測しますが、
逆相波形の電圧は発生しません。しかしの状態では、隣接伝送路に発生した電流をそのまま外部に運び出すことは出来ません。

しかしの状態では、隣接伝送路に発生した電流をそのまま外部に運び出すことは出来ません。


しかし、次のような場合では入力伝送路へ入力された電流と同形の波形が常時排出可能であることが分かります。



測定結果:5 (各 500㍃秒/目盛)

1入力伝送路(1番目)      (1V/目盛)

2)合算値(=4+5+6)    (1V/目盛)
3)差分(=(1)-(2))     (1V/目盛)

4)信号線同士伝送路(3番目) (500mV/目盛)

5)隣接伝送路の末端(2番目) (500mV/目盛)

6)グランド線同士伝送路(4番目)500mV/目盛) 
 


何故こうなるか等は本著をご覧ください。

あとがき

 

 “別冊「新『コロンブスの電磁気学』(第3巻 縦列接続の登場)」に於ける『隣接伝送路へのマイナス反射波の発生に関する考察』が不十分でしたので、本著に於いて更なる実験測定の繰り返しを行い、考察し直すことによって、縦列接続理論構築”が完遂出来たと存じます。

  更には、「第6章」で考えましたように『隣接伝送路』ほかに「1本の伝送路」に於いても、「縦列接続」に結果が発生していることが分かります。


 この様な実験考察結果から、「ファラデーの電磁誘導説」とは全く無関係に、入力伝送路に発生する電磁波群の影響下に、隣接伝送路や、他の導体を置けば、入力伝送路の信号線、グランド線とに対して、それら新たに置かれた導体が伝送路を組みつつ、その伝送路に電流が流れるのです。



そして、その電流らは縦列接続の関係を保ちつつ、入力伝送路の電流に対して、並列接続の関係を有つつ流れるとこが明確化されるのです。

ところが、これらの電圧の状態を、従来の一般的な電圧測定器であるオシロスコープでは、はっきりと明示されないのです。

(この詳細は、本文『第7章 第2節 オシロスコープに全ての端子を接続した場合』をご参照下さい)

そして、前著(第3巻)『ファラデー 電気実験(上) M.Faraday 監修者:田中豊助 (株)内田老鶴圃』にも記述した、今ほどの測定技術を有さなかったファラデーご自身の言葉は“すべての電流には必ずその流れに対して直角に,相応した強さの磁気作用を伴うものであるにもかかわらず電気の良導体をこの作用圏内においても,その中に何らの電流も誘起されないし,またこのような電流に相当する効果が少しも感知されないということは,はなはだ異様なことに思われた。”と書かれています。


 従って、「ファラデーの電磁誘導式」が、一般常識となり、現在のオシロスコープを従来的な方式で使用しても、それを覆すことが出来ずに、そして又、“アースは常にゼロボルト”の迷信が確立も、今以って信じ続けられているのです。

 どうか本著を熟読され(また、熟読されたお方は)、「ファラデーの電磁誘導式」や「アースはゼロボルト」の迷信などから、きっぱりとお分かれの程をお願い致します。

 

 

目次

 

まえがき... 3

1章 隣接線に誘起される電流... 4

序 隣接伝送路は縦列接続且つ並列接続状態の伝送路... 4

1節 隣接伝送路の末端から、逆符号電流が逆流する原因... 6

2節 隣接伝送路を流れる電流の各伝送路末端の変化に伴う変化... 20

1項 隣接伝送路近端を50Ω抵抗入力伝送路末端をオープン状態とした場合... 23

2項 隣接伝送路近端を50Ω抵抗体、入力伝送路末端をショート状態の場合... 28

3項 入力伝送路末端、並び、隣接伝送路末端を50Ω抵抗体とした場合... 32

4項 入力伝送路末端をオープン状態隣接伝送路末端を50Ω抵抗体の場合... 34

5項 入力伝送路末端をショート状態、隣接伝送路末端を50Ω抵抗とした場合... 38

6項 入力伝送路末端に50Ω以外の抵抗体をセットした場合... 41

3節 平板を用いた伝送路系での確認実験... 44

4節 隣接伝送路のマイナス逆流電流の防止... 46

5節 入力伝送路以外の伝送路への電流の発生状況... 53

2章 入力線同様な信号波形を他の伝送路から常時外部出力可能... 56

1節 隣接線から常時外部へ出力... 56

補足:「測定結果:12」に於いて10KHzの波形が矩形波から若干逸脱している原因... 60

2節 直流用トランスへの発展性... 61

3 クロストークの実態... 66

4章 先進波と後進波に分裂する場合... 73

5章 グランド線を共通化した配線(MSL基板)... 75

6章 入力伝送路の隣接に伝送路ではなく、1本の導体を設置した場合... 80

7章 アース線が、ここでも電気の本質を隠します... 83

7章 第1節 伝送路1本をオシロスコープへ... 83

7章 第2節 オシロスコープに全ての端子を接続した場合... 89

7章 第3節 アースの弊害... 91

使用した主な測定機器類ほか... 93

1 パルスジェネレータ並びファンクションジェネレータ... 93

2 オシロスコープ... 93

3 SMAコネクタ... 94

4 差動プローブ... 94

5  EOElectro-Optic-Sampling)プローブ... 95

6 同軸ケーブル... 96

7 並列線:赤黒被覆線... 96

あとがき... 97

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