Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
ко движущимися отрицательными зарядами.Подставляя выражение для В в форцулу для С .получим величину напряженности электрического поля
А
Дадим также и релятивистскую интерпретацшо рассматриваемого явления. Допустим как и ранее, что в какой-то момент времени имеются две пространотвенные цепочки положительных а+ и отрицательных е_ электрических зарядов, распределенных вдоль некоторой пространственной замкнутой кривой о одинаковой плотностью. При этом пусть средние расстояния между положительными и отрицательными зарядами будут равны. Такая совокупность зарядов не будет создавать суммарного внешнего электрического поля Во, так как поля этих зарядов будут взаимно компенсироваться:
- о.
Далее, заотавим двигаться заряды е_ с постоянной скороотью гг вдоль цепочки е+. Ввиду релятивистского сокращения расстояния между движущимися е_-зарядами в системе координат, связанной с зарядами е+
будут восприниматься измерительными приборами укороченными в
раз, где с - скорость света. В результате наблвдаемая концентрация зарядов е_ будет увеличенной в ^раз на
всей длине цепочки покоящихоя зарядов е+. Это приведет к тому, что суммарное поле от всей совокупности зарядов уже будет не равно нулю:
?~Е_ * Еа+ -Ев. (-<) Ф О.
ГГ-
Появится нескомпенсированное "избыточное" поле, равное Е . При ма-^ лых скоростях движения гг« с с хорошей степенью точности Е ,сг.
Проинтегрировав векторное поле fT по поверхности S , окружающей рассматриваемую цепочку, придем к выводу, что поток вектора В через поверхнооть S отличен от нуля:
Ф х $(?.<??) t О.
S
Этому потоку можно сопоставить некоторое число & , названное по аналогии с алектричеоким зарядом "зарядовым эквивалентом". В раоомат-риваемом случае
S
Здесь использовано, что , где равно полному
числу отрицательных зарядов, движущихся со скороотью 0" .
Подчеркнем, что возникновение зарядового эквивалента (ЗЭ) являет-оя прямым следствием закона сохранения электрического заряда У Ввиду квадратичной зависимости Q от скорости движения V знак ЗЭ не завиоит от направления движения е_ вдоль цепи и от её ориентации в пространстве. Если в течение опыта скорооть меняетоя со време-
О
нем, необходимо усреднение V по времени, и такое усреднение также даот отличное от нуля значение Q : & я ?
В случае движения множества зарядов е_ с различными окоростями полное среднее ? можно найти, использовав выражение
Q » Z -Ь /?• »
где суммирование надо проводить по воем сортам заряженных частиц. Так как энергия й/? каждой заряженной частицы, имеющей массу , равна ni? v^/2, то последнее выражение можно представить также в таком виде:
Простейшими физическими системами, в которых экспериментально обнаружена генерация ЗЭ, являются проводники и, в чаотности, сверхпроводники /1-37. При возбуждении тока в электронных проводниках их потенциал относительно Земли менялся и имел отрицательный знак в соответствии со знаком носителей тока. Величина ЗЭ достигала 10_1%, что требовало достаточно чувствительной аппаратур! и тщательного избавления от фоновых помех. Так как ионная решетка проводника не меняла энергии, то ЗЭ определялся по формуле
*4 я (ъ'х*) 1- *
Изменение ЗЭ приводит к изменению суммарного электрического поля Е вне системы. Бели во внешнем пространстве имеются овободные заряды, то под влиянием поля ? эти заряды создадут токи утечки, в резу-
ЧЦля вычисления полного заряда в замкнутой цепи необходимо учесть релятивистское сокращение расстояний для зарядов обоих знаков порознь, т.е. Q0- Jp+ dVt +Jj>. dV - Q0+ +Q0^-C4>nft. Если до начала движения Qot --Qo- > то полный заряд системы по-прежнему останется равным нулю незавиоимо от скоростей этих зарядов. Если же требуется вычислить величину ЗЭ цепи, то необходимо суммировать результирупцую плотность наблюдаемых на опыте положительных и отрицательных зарядов по одному и тому же объему d У , относительно которого эти заряды движутся о разными скоростями: Q- )\ (Р* +JL)dV= Q+ Q- / Qo . Лишь в единственной системе d й^ЗЭ элемента цепи равен нулю (если Рс* )• ®
этой системе |у+|-|^-1 и суммарная концентрация зарядов обращаетод в нуль. Лишь в этой системе данный элемент не будет создавать внешнего электрического поля.
льтате чего оиотема обязательно нейтрализуется. В итоге ее суммарный заряд и внешнее электрическое поле Eg окомпенсируются до нуля:
& * Q+I= О, . Е-а. - + Е у. ~ О •
В связи о этим требуется хорошая электрическая изоляция исследуемого объекта от Земли и аппаратура с большим входным сопротивлением, чтобы время утечки заряда было значительно больше постоянной времени измерительных приборов.
Коли после нейтрализации системы достаточно быстро уменьшить энергию движущихся зарядов, например, прекратить ток в проводящей цепи, то ЗЭ обратится в нуль, поле зарядов окажется не скомпенсированным и прибор обнаружит потенциал оистемы,противоположный начальному. Спустя некоторое время этот заряд ? также стечет и система придет в свое иоходное состояние. Подробная теория явления изложена в Д,4-б/.
