Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
История одного открытия
Как опыты по физиологии привели к изобретению источника тока.
Днём рождения самых первых источников тока принято считать конец семнадцатого столетия, когда итальянский ученый Луиджи Гальвани совершенно случайно обнаружил электрические явления при проведении опытов по физиологии. Далее...

Электрический ток

эйхенвальда опыт

ЭЙХЕНВАЛЬДА ОПЫТ в электродинамике движущихся сред - доказал точными количеств, измерениями (1903), что конвекц. ток свободных зарядов на движущемся проводнике (см. Роуланда опыт)и ток связанных зарядов, возникающий при движении наэлектризованного диэлектрика (см. Рентгена опыт), приводят к появлению магн. поля точно так же, как ток проводимости в покоящемся проводнике, т. е. поляризованный немагн. диэлектрик при движении становится намагниченным.

Согласно электронной теории Лоренца, в Максвелла уравнения для медленно движущихся со скоростью и (и<<с)сред


469-512_07-3.jpg


(E-напряжённость электрич. поля, В-магн. индукция) входят полные плотность зарядаи плотность тока 469-512_07-4.jpg
469-512_07-5.jpg

Здесь469-512_07-6.jpg-ток проводимости в покоящемся проводнике, 469-512_07-7.jpg - ток поляризации, определяемый изменением во времени поляризации469-512_07-8.jpgпокоящейся среды с диэлектрич. проницаемостью469-512_07-9.jpg ток переноса свободных зарядов плотностью469-512_07-10.jpgсо ско-ростью движения среды и (конвекц. ток Роуланда), 469-512_07-11.jpg - ток связанных зарядов плотностью рсвяэ, переносимых со скоростью и (ток Рентгена). Ур-ния (1) с выражениями для плотностей токов (2) полностью эквивалентны релятивистски инвариантным ур-ниям Максвелла - Минковского (см. Электродинамика движущихся сред ),в к-рых связь электрич. индукции D и напряжённости магн. поля H с E и В при малой скорости и469-512_07-12.jpgперемещения немагн. (магн. проницаемость469-512_07-13.jpgсреды имеет вид
469-512_07-14.jpg
469-512_07-15.jpg - намагниченность, 469-512_07-16.jpg а плотность тока 469-512_07-17.jpg внеш. источников в такой движущейся среде равна 469-512_07-18.jpg
Если подставить выражения (3) и (4) в релятивистски инвариантные ур-ния Максвелла в среде, то получатся ур-ния (1) электронной теории Лоренца, в к-рых полный ток имеет вид (2). Суть опытов Эйхенвальда состояла в эксперим. проверке правильности выражений для всех токов, входящих в равенство (2).

Схема опыта такова: диэлектрич. диск (толщиной d) с диэлектрич. проницаемостью e вращается между двумя кольцевыми соосными диску обкладками конденсатора (шириной b); обкладки конденсатора, имеющие разрез, подключаются к батарее с напряжением469-512_07-19.jpgи могут вращаться вокруг общей оси независимо от диэлектрич. диска. Опыты состояли в поочерёдном вращении обкладок конденсатора или диска, в сравнении магн. действия всех видов токов, входящих в выражение (2), и в эксперим. доказательстве их эквивалентности.

В отсутствие диэлектрика на обкладках заряж. конденсатора образуется поверхностный заряд плотностью 469-512_07-20.jpg при вращении обкладок со скоростью и этот заряд создаёт конвекц. ток469-512_07-21.jpg(ток Роуланда). Если же между обкладками находится диэлектрич. диск, то 469-512_07-22.jpgа поверхностная плотность индуцированных на диэлектрике зарядов равна 469-512_07-23.jpg При вращении диэлектрич. диска между покоящимися обкладками возникает ток469-512_07-24.jpg (ток Рентгена), вызванный тем, что движущийся поляризованный диэлектрич. диск намагничивается в радиальном направлении; величина его магн. момента469-512_07-25.jpg При вращении всей системы в целом полный ток .469-512_07-26.jpg
469-512_07-27.jpg не зависит от диэлектрич. проницаемости диска; это подтверждает справедливость осн. принципов теории относительности применительно к движущимся средам.

В Э. о. был также измерен ток поляризации469-512_07-28.jpgвходящий в выражение (2). Если одну из обкладок заземлить, а другую разделить дополнит, щелью на два полукольца, к к-рым подключить два разных полюса батареи, то при вращении диска диэлектрик будет половину оборота находиться в поле одного знака, а другую половину оборота - в поле противоположного знака. Такая схема опыта позволила скомпенсировать ток Рентгена и наблюдать ток поляризации, обусловленный изменением во времени поляризации вращающегося диска от469-512_07-29.jpg

Лит.: Тамм И. E., Основы теории электричества, 10 изд.. M., 1989; Беккер Р., Теория электричества, 2 изд., т. 2. Электронная теория, Л.- M., 1941; Франкфурту. И., Специальная и общая теория относительности, M., 1968; Болотовский Б. M., Столяров С. H., Поля источников излучения в движущихся средах, в кн.: Эйнштейновский сб. 1978-1979, M., 1983, с. 173; Мееро-вич Э. А., Методы релятивистской электродинамики в электротехнике и электрофизике, M., 1987. С. H. Столяров.

  Предметный указатель