Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
X через плоскость, параллельную плоскости yz, проходит количество электричества е = oavт; следовательно, через эту плоскость протекает ток / = е/х = oav. Этот ток должен вызывать в точности такой же магнитный эффект, как равный ему по величине ток проводимости /, протекающий через покоящуюся пластину.
Это было подтверждено экспериментально Роулэндом (1875 г.), работавшим в лаборатории Гельмгольца, а позднее более точно Эйхенвальдом. В их опытах вместо пластины, движущейся прямолинейно, использовался вращающийся металлический диск.
Фиг. 100. Заряженная пластина конденсатора, движущаяся со скоростью V перпендикулярно направлению электрического
поля.
16. Когда проводники движутся в магнитном поле, в них возникает электрическое поле, вызывающее в свою очередь электрический ток. Это явление представляет собой эффект индукции вследствие движения, уже открытый Фарадеем и изученный им количественно. В простейшем случае явление выглядит так: пусть магнитное поле Я, создаваемое подковообразным магнитом, параллельно оси z (фиг. 101). Возьмем прямолинейную проволочную спицу длиной I и расположим ее параллельно оси у. Будем перемещать ее со скоростью v в направлении оси х. Если спицу включить в замкнутую цепь, вынуждая ее скользить по двум противоположным ветвям U-образной проволочной вилки таким образом, чтобы сама U-образная вилка не участвовала в движении (фиг. 101), то в спице будет протекать ток J. Этот ток проще всего определить, формулируя закон индукции Фарадея следующим образом: ток, индуцированный в проводе, образующем часть замкнутой цепи, пропорционален изменению числа силовых линий, пересекающих площадь, ограниченную проволочной петлей, в единицу времени. Это число § 11. Теория, движущихся тел по Герцу
191
измеряется как магнитное смещение на единицу поверхности умноженное на площадь /, ограниченную петлей; оно равно В параграфе, посвященном магнитной индукции (стр. 173), изменение этой величины мы объясняли изменением H на величину H в течение короткого интервала времени т. Здесь же оно обусловлено изменением площади / в результате перемещения провода. Если длина провода равна I, а его скорость перпендикулярна его ориентации и равна v, то наша спица пересекает площадь Iv в течение каждой секунды — это и есть изменение
площади f. Следовательно, изменение числа силовых линий за 1 сек составляет vl\iH. Согласно закону индукции Фарадея, в спице возбуждается электрический ток J. Вместо того чтобы рассматривать ток /, удобнее выразить этот эффект в терминах разности потенциалов V, возникающей между концами нашей спицы. Эксперимент показывает, что V пропорциональна только что рассмотренной величине vl\iH. При изучении коэффициента пропорциональности был обнаружен замечательный закон симметрии. Оказалось, что если измерять все величины в используемых нами единицах, то этот коэффициент получается равным [/с, так что мы получаем уравнение
N
Фиг. 101. Движение проволочной спицы длиной I, образующей часть замкнутого контура, в магнитном поле между полюсами большого подковообразного магнита.
V = J vt\iH.
Для спицы это соответствует электрическому полю
^ V V 1Т 192 Гл. V. Фундаментальные законы электродинамики
Если тот Hie самый отрезок проволоки двигался бы, не будучи элементом замкнутой цепи, то на его концах возникали бы заряды, соответствующие такому полю и сохраняющиеся в течение всего времени, пока проволока движется.
На этом законе основано действие всех физических и электротехнических машин и приборов, в которых энергия движения превращается с помощью индукции в электромагнитную энергию. В их число входят, например, телефон и динамо-машины всех видов. Таким образом, этот закон можно считать подтвердившимся на бесчисленных экспериментах.
+ 4-+4-+++ + + + + + +
Фиг. 102. Заряженный конденсатор с изолирующим круглым диском между
пластинами.
Электростатическая индукция (смещение) приводит к появлению зарядов на противоположных поверхностях диска. Смещения частично действуют в эфире (диполи без рамок), а'частично —в изоляторе (диполи в рамках). Если изолирующий диск вращать, то в движении участвуют только диполи изолятора.
2а. Предположим, что движение непроводника в некотором электрическом поле реализуется следующим образом: движущийся диск из непроводящего вещества располагается между двумя пластинами конденсатора, изображенного на фиг. 100 (фиг. 102). Диск будет заполнять пространство между пластинами конденсатора так, что расстояние а, отмеченное на фиг. 100, служит также мерой ширины диска. Если теперь конденсатор зарядить, то в диске возникнет электрическое поле Е; оно вызовет смещение еЕ, перпендикулярное плоскости пластин, т. е. параллельное направлению у. Вследствие этого на двух граничных поверхностях непроводящего диска возникнут равные заряды, знаки которых будут противоположны зарядам обращенных к ним металлических пластин. Поверхностный заряд будет иметь плотность б, пропорциональную смещению D в изоляторе: 4я0 = D = еЕ. Здесь D состоит из двух частей: De = E — смещение эфира и Dm = D— De — смещение самого вещества.
